基于APM飞控板的模型直升机控制技术研究

发布时间：2017-07-30 02:13

  本文关键词：基于APM飞控板的模型直升机控制技术研究

  更多相关文章： 无人直升机 硬件设计改进 PID控制 Simulink仿真

【摘要】：最近几年,无人直升机由于其独特的优势如价格低、噪声小、可以垂直起飞和降落、机动灵敏,在农业领域、军用领域和娱乐领域等方面得到了普遍的应用。但是由于无人直升机的控制系统具有高度的复杂性和强耦合性,所以如何实现无人直升机的稳定控制是无人机学术研究领域所面临的挑战。本文以模型直升机为研究平台,主要针对模型直升机的硬件设计改进、模型建模和PID控制方法来展开具体研究工作。首先,系统性的论述了无人直升机的研究背景、研究意义以及国内外研究现状,针对无人直升机目前存在的问题和发展形势,提出本课题的主要研究内容。其次,为了提高飞控板的稳定性,更好的控制模型直升机完成飞行任务,对原APM飞控板进行了硬件设计的改进,从而模型直升机的控制部分可分为主控制板部分和GPS部分。整个硬件控制平台包括微处理器部分、无线通信部分、惯性测量部分、电机驱动部分和电源部分等五个部分。最后,根据建立的模型直升机非线性动态模型并进行动力学分析,在此基础上设计了一种PID控制算法结构,提高了响应速度,减小了系统误差,使系统的稳定性大大提高,同时,并搭建Simulink仿真模块对系统进行仿真实验,得到系统的仿真结果图,证明了PID控制算法应用在模型直升机上的可行性。
【关键词】：无人直升机 硬件设计改进 PID控制 Simulink仿真
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V278
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题研究的背景及意义8-9
• 1.2 无人直升机国内外发展现状9-14
• 1.2.1 国外发展现状9-12
• 1.2.2 国内发展现状12-14
• 1.3 本文研究的主要内容14-16
• 第二章 飞控板硬件设计改进、系统构成和飞行试验16-37
• 2.1 APM飞控板硬件设计改进16-27
• 2.1.1 电源部分设计原理18-19
• 2.1.2 主芯片部分设计原理19-20
• 2.1.3 传感器、遥控芯片、数据存储器和接口部分设计原理20-21
• 2.1.4 GPS模块部分设计原理21-23
• 2.1.5 APM飞控板PCB设计和抗干扰设计23-27
• 2.2 模型直升机的系统构成27-31
• 2.2.1 控制系统27-30
• 2.2.2 动力系统30-31
• 2.2.3 机械系统31
• 2.3 飞行试验31-32
• 2.4 设计新款飞控板32-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 模型直升机模型建立与分析37-50
• 3.1 坐标系建立及变换37-39
• 3.2 动力学模型39-48
• 3.2.1 模型直升机的操纵原理39-40
• 3.2.2 动力学方程建立40-48
• 3.3 总的模型直升机数学模型48-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 PID控制器设计与仿真结果分析50-71
• 4.1 PID控制器设计50-64
• 4.1.1 PID控制器的基本原理50-51
• 4.1.2 模型直升机的PID控制器设计51-53
• 4.1.3 模型直升机数学模型Simulink仿真图53-63
• 4.1.4 模型直升机PID控制Simulink仿真图63-64
• 4.2 仿真结果分析64-70
• 4.3 本章小结70-71
• 第五章 结论与展望71-73
• 5.1 结论71
• 5.2 展望71-73
• 参考文献73-77
• 在学期间的研究成果77-78
• 致谢78

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本文编号：592077