發(fā)布時間：2024-12-19 04:23

　　隨著近年來我國科技水平的進步,無人機在各行業(yè)上的應(yīng)用迅速擴展,無論是軍用級別還是民用消費級別,無人機以其輕便、靈巧以及全天候飛行的特點悄然登上我國科技行業(yè)發(fā)展的舞臺。在各行各業(yè)對無人機需求持續(xù)增加的當(dāng)今社會,對無人機飛控系統(tǒng)的深入研究也隨之興起。在這樣的發(fā)展環(huán)境中,本文以四旋翼無人機為研究對象,基于實時操作系統(tǒng)實現(xiàn)運用串級PID控制的四旋翼無人機位置與姿態(tài)控制器。因此本文具體的實現(xiàn)步驟安排如下:首先根據(jù)牛頓-歐拉法對無人機進行動力學(xué)建模工作,為后續(xù)的實現(xiàn)工作做方案可行性說明,其次,對基于串級PID控制的無人機位置及姿態(tài)控制器的實現(xiàn)原理進行說明,由于無人機姿態(tài)變化的本質(zhì)是無人機姿態(tài)角變化,而角度變化則必然伴隨角速度改變,因此,在角度環(huán)所使用的單級PID控制算法中加入角速度環(huán)用以穩(wěn)定直接控制量。而對于位置控制則分成垂直及水平兩個方向分別進行控制,其中垂直控制是基于高度環(huán)與垂直速度環(huán)構(gòu)成的串級PID位置控制器,而水平位置控制器則是由水平位置環(huán)與水平線速度環(huán)所構(gòu)成的串級PID位置控制器。將完成建模后的無人機動力學(xué)系統(tǒng)表達式通過線性時變參數(shù)法(LPV法)進行線性化,得到無人機動力系統(tǒng)的傳遞函數(shù),并...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義及難點
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 四旋翼無人機姿態(tài)控制技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要結(jié)構(gòu)安排
第2章 四旋翼無人機的飛行原理與動力學(xué)建模
    2.1 引言
    2.2 四旋翼飛行器的飛行原理
        2.2.1 四旋翼無人飛行器的系統(tǒng)構(gòu)成
        2.2.2 四旋翼無人飛行器的飛行動作
    2.3 四旋翼飛行器動力學(xué)建模
        2.3.1 坐標(biāo)系的建立
        2.3.2 歐拉角
        2.3.3 四旋翼無人飛行器的線運動方程
        2.3.4 四旋翼無人飛行器的角運動方程
    2.4 本章小結(jié)
第3章 飛行控制系統(tǒng)的硬件架構(gòu)及實時操作系統(tǒng)
    3.1 飛行控制系統(tǒng)主要構(gòu)成
    3.2 飛行控制系統(tǒng)硬件架構(gòu)
        3.2.1 “光標(biāo)”開源飛行控制電路板構(gòu)成
        3.2.2 “光標(biāo)”開源飛行控制電路板遙控接收接口
        3.2.3 “光標(biāo)”開源飛行控制系統(tǒng)電調(diào)輸出接口
        3.2.4 “光標(biāo)”開源飛行控制系統(tǒng)傳感器
        3.2.5 “光標(biāo)”開源飛行控制系統(tǒng)SWD調(diào)試接口
    3.3 飛行控制實時操作系統(tǒng)
        3.3.1 FreeRTOS簡介
        3.3.2 FreeRTOS在 STM32F407 上的移植
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于串級PID算法的姿態(tài)及位置控制器實現(xiàn)
    4.1 PID控制算法原理
    4.2 基于串級PID閉環(huán)控制算法無人飛行器的姿態(tài)控制
    4.3 基于串級PID閉環(huán)控制算法無人飛行器的高度控制
    4.4 基于串級PID閉環(huán)控制算法無人飛行器的位置控制
    4.5 本章小結(jié)
第5章 姿態(tài)控制器仿真
    5.1 非線性無人機動力學(xué)模型線性化處理
    5.2 基于simulink的雙環(huán)級聯(lián)的串級PID閉環(huán)姿態(tài)控制仿真
    5.3 本章小結(jié)
第6章 位置和姿態(tài)控制器的軟件設(shè)計與實測
    6.1 串級PID算法控制的軟件實現(xiàn)
    6.2 串級PID算法控制效果實測
    6.3 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
參考文獻
致謝



本文編號：4017651