优秀毕业论文
优秀毕业论文
摘要
无人机作为未来航空飞行器的主要发展对象，在军事和民用领域具有广泛的应用 价值，已经成为国内外各研究机构的研究热点。飞行控制系统是无人机安全飞行、完
成预定任务的基本前提，因此，控制系统的设计与实现在无人机的研究过程中具有重
要的意义。本文以某自主式小型无人机为研究对象，研究了无人机的飞行
控制方法，并在此基础上设计和实现了无人机的飞行控制系统。
论文首先建立小型无人机运动描述所需要的坐标系，推导了坐标系转换关系，分析小型无人机在飞行环境下所受到的力和力矩，建立了其空间六自由度运动学数学模型，用姿态特征和速度变化表征了其常规机动过程。
然后，论文对无人机的控制理论方法进行了研究。将无人机控制律设计分解为纵
向控制和横侧向控制两方面进行研究，并完成了基于PID控制策略的控制律设计。
最后，论文对无人机飞行控制系统．自动驾驶仪进行了设计与实现，包括控制系
统总体设计、控制器PCB设计及控制系统硬件连接和程序结构设计。所设计的小型无
人机飞行控制的硬件系统能满足性能强、体积小、质量轻、功耗低、数字化等要求。
以地面试验和实际飞行试验对控制律和控制系统进行了验证，试验结果表明所设计控
制律具有良好的动态品质和跟踪性能，控制系统硬件设计满足工程要求。
关键词：无人机，控制系统，PID控制，自动驾驶仪
硕上学位论文
优秀毕业论文
燃油调压阀Abstract
T0 be the major development target in the future，the design and implementation of the Unmanned Aerial Vehicles’control system plays a n important role．Taking a small UAV flight control system design a s background，this article has a strong application of scientific research and engineering application．Micro·mechanical and new achievements in microelectronics have been utilized in this 墙体切割开门洞
paper，which were perfectly integrated in the UAV’S control subsystem．An UAV automatic flight control system which
the
rc延时电路图brings digital system into advanta ges has been designed．The m ain contents of the artic le a r e as follows：
First，by mea ns of analysing the small UAV’S force and torq ue under flying environment，six degrees of freedom kinematics model has been established，埘血which the attitude and velocity of the UAV were characterized during the conventional maneuver p ro ces s．
www.ppmSecond，the control law of the UAV has been decomposed into longitudinal control and lateral night control，and a control law design which based o n PID control law has been comple ted．
Finally，the realization of a UAV flight control system hardware were designed，which including control system design,PCB controller design and control system design of the hardware connection and the program structure．We have designed a flight control system—the autopilot，the devices selected in this system are sufficient to meet the request of performance，small size，low power co
nsumption．The c o r e solution and c on tr ol ui nt of the design is TMS283 35 chip，the s e n s o r which we choose is micro．electromechanical systems(MEMS)，including the initial measurement uint IMU，a small number of steering gear，GPS receiver，magnetic heading sensor，pre ssure altitude and air speed s e n s o r s and other mature products．The hardware systems meet the design requirement after commissioning．By ground experiment and actual flight experiment，the control law woks perfectly and the hardware control system meets the requirement．
Keyword：Unmanned Aerial Vehicle；Control System；PID Control；Autopilot
I II
高窄长航时无人机控制系统设计
优秀毕业论文
插图索引
图1-1典型无人机 1 图1．2 美国的无人机．4 图1．3 以列无人机．S 图14加拿大MP2028自动驾驶仪．8图l—S 第二代MEMS自动驾驶仪实物图(UMAP—II) 9 图2-1姿态角示意图13 图2．2 地面同连坐标系与机体坐标系的转换14 图2．3 气流坐标系到机体坐标系15 图2-4气流坐标系到地面固连坐标系
．1s 图2．5 地面固连坐标系转换至航迹坐标系．16 图2．6 作用于机体的力与力矩示意图17 图2．7 ”机体．机体”体系下六自由度运动方程求解示意图一21 图2．8 ”航迹．机体”体系下六自由度运动方程求解示意图。22 图3．1 俯仰角保持与控制同路控制器结构26 图3．2 高度保持与控制回路控制器结构图．．26 图3．3滚转角保持回路控制器结构图27 图3-4航向保持同路控制器结构图28 图3．5 侧向偏离控制器结构图28 图4．1稳定同路示意图30 图4．2 一般反馈控制系统功能框图．．31 图4．3 无人机控制系统功能框图．．3l 图44 自驾仪体系结构图32 图4．5 自驾仪电源分布图32图4。6 TMS320F28335功能框图．．．33 图4．7ADISl6355功能框图．．34图4．8 MTj．G实物图．3S 图4．9PCB设计l型36图4。10 PCB板实物图．．37 图4．11 控制器实物图．．37 图4．12控制器上层板接口布局38 图4．13控制器下层板接口布局38 图4．14 无线连接38 图4．15有线连接39 图4．16PPS驱动的外部中断程序流程．39 图4．17 控制中断程序流程．．40 图4．18控制模式切换程序流程40 图4．19接收机PWM数据扫描中断程序流程．40 图4．20 数据采集中断程序流程41 图4-21GPS数据采集程序流程41 图4—22 GPS数据越界处理程序原理．．42 图4—23整型转换为浮点型程序流程42 图4．24 程序流程。43 图4．25 初始化程序流程。43 图4．26 数据上传程序框架．44 图4．27控制系统实验图45 图4．28飞行试验GPS位置信息46 图4．29 飞行试验飞行高度曲线．46 图4—30 飞行试验航向图．47
抛物面雷达物位计硕1：学位论文
优秀毕业论文
图4．3l空速曲线47 图4—32飞行试验姿态角曲线．48
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议