四旋翼无人机自主飞行控制器研制

发布时间：2017-05-27 22:06

  本文关键词：四旋翼无人机自主飞行控制器研制，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：四旋翼无人机具有灵活度高、负载性强等诸多优点,在军事、民用与科技领域均有巨大应用前景;但四旋翼无人机系统具有欠驱动、强耦合、多变量等特点,使其成为国内外控制领域研究的热点和难题。本课题用X650 Pro四旋翼无人机机架及执行机构做载体,采用STM32为主控制器,将陀螺仪、加速度计、电子罗盘和超声波传感器、GPS作为姿态、位置反馈装置,利用四元数、卡尔曼滤波与位置式PID控制算法,设计了一款自主飞行控制器。利用姿态传感器信息和四元数法解算出目标俯仰角和横滚角,并使用位置式PID计算出驱动电机的控制量,从而完成飞行控制。设定以目标航点为中心的3m范围为无人机下落区域,到达该圆域内即可降落。经过测试,所设计的控制器能够使飞行器稳定飞行。本文主要分析无人机运动原理,推导非线性运动方程并进行简化处理后,引入了四个控制量,从而将非线性模型解耦成四个独立的控制通道,采用位置式PID控制方法,完成定高和定航点飞行测试,验证了控制方案的可行性。
【关键词】：四旋翼无人机 自主飞行 四元数 卡尔曼滤波 位置式PID
【学位授予单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V249.12

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本文编号：401282