基于μC/OS-Ⅱ的小型固定翼无人机飞控系统的设计与实现
| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第一章 绪论 | 第11-18页 |
| 1.1 研究背景及研究现状 | 第11-15页 |
| 1.1.1 研究背景 | 第11页 |
| 1.1.2 国内外研究现状 | 第11-15页 |
| 1.1.2.1 国外研究现状 | 第11-13页 |
| 1.1.2.2 国内现状 | 第13-15页 |
| 1.2 研究内容及意义 | 第15-16页 |
| 1.3 论文目录安排 | 第16-18页 |
| 第二章 系统需求分析与总体方案设计 | 第18-28页 |
| 2.1 引言 | 第18页 |
| 2.2 系统需求分析 | 第18-20页 |
| 2.2.1 飞控硬件平台需求分析 | 第18-19页 |
| 2.2.2 飞控软件平台需求分析 | 第19-20页 |
| 2.2.3 姿态估计算法需求分析 | 第20页 |
| 2.2.4 控制律任务需求分析 | 第20页 |
| 2.3 方案设计 | 第20-27页 |
| 2.3.1 总体方案设计 | 第20-27页 |
| 2.3.1.1 飞控系统载机选型 | 第20-21页 |
| 2.3.1.2 硬件平台总体方案设计 | 第21-23页 |
| 2.3.1.3 软件平台总体方案设计 | 第23-25页 |
| 2.3.1.4 姿态估计算法总体方案设计 | 第25-26页 |
| 2.3.1.5 控制律任务方案设计 | 第26-27页 |
| 2.3.2 关键技术分析 | 第27页 |
| 2.4 本章小结 | 第27-28页 |
| 第三章 姿态估计算法设计和飞行控制律研究 | 第28-41页 |
| 3.1 引言 | 第28页 |
| 3.2 姿态估计算法设计 | 第28-35页 |
| 3.2.1 坐标系定义及转换 | 第28-29页 |
| 3.2.2 姿态描述方法及姿态更新算法 | 第29-35页 |
| 3.2.2.1 欧拉角 | 第29页 |
| 3.2.2.2 方向余弦矩阵 | 第29-30页 |
| 3.2.2.3 四元数 | 第30-31页 |
| 3.2.2.4 三种姿态更新算法对比 | 第31-32页 |
| 3.2.2.5 基于互补滤波器的姿态估计算法 | 第32页 |
| 3.2.2.6 MEMS传感器分析 | 第32-33页 |
| 3.2.2.7 互补滤波器姿态估计算法设计 | 第33-35页 |
| 3.3 飞行控制律研究 | 第35-40页 |
| 3.3.1 纵向控制律 | 第36-37页 |
| 3.3.1.1 俯仰角保持控制回路 | 第36-37页 |
| 3.3.1.2 高度保持控制回路 | 第37页 |
| 3.3.2 横侧向控制律 | 第37-40页 |
| 3.3.2.1 滚转角保持控制回路 | 第38页 |
| 3.3.2.2 航向保持控制回路 | 第38-39页 |
| 3.3.2.3 侧向偏离控制回路 | 第39-40页 |
| 3.4 本章小结 | 第40-41页 |
| 第四章 飞控硬件平台模块分析与选型 | 第41-53页 |
| 4.1 引言 | 第41页 |
| 4.2 硬件平台各模块分析与选型 | 第41-51页 |
| 4.2.1 主控模块 | 第41-43页 |
| 4.2.2 传感器模块 | 第43-46页 |
| 4.2.2.1 速率陀螺和加速度计电路 | 第43-44页 |
| 4.2.2.2 磁力计电路 | 第44-45页 |
| 4.2.2.3 气压计电路 | 第45页 |
| 4.2.2.4 GPS模块 | 第45-46页 |
| 4.2.3 无线通信模块 | 第46-47页 |
| 4.2.4 舵机控制模块 | 第47页 |
| 4.2.5 接.模块 | 第47-48页 |
| 4.2.6 电源模块的设计 | 第48-51页 |
| 4.2.6.1 电源需求分析 | 第48-49页 |
| 4.2.6.2 电源设计方案 | 第49-51页 |
| 4.2.7 系统抗干扰措施 | 第51页 |
| 4.3 本章小结 | 第51-53页 |
| 第五章 基于ΜC/OS-Ⅱ的飞控软件平台设计 | 第53-76页 |
| 5.1 引言 | 第53页 |
| 5.2 ΜC/OS-Ⅱ操作系统的移植 | 第53-56页 |
| 5.3 底层驱动软件设计 | 第56-59页 |
| 5.3.1 串.驱动设计 | 第56-57页 |
| 5.3.2 A/D驱动程序设计 | 第57-58页 |
| 5.3.3 PWM驱动设计 | 第58-59页 |
| 5.4 飞控系统应用程序设计 | 第59-69页 |
| 5.4.1 任务划分和优先级分配 | 第59-60页 |
| 5.4.2 任务间通信 | 第60-61页 |
| 5.4.3 任务管理任务 | 第61页 |
| 5.4.4 I2C总线数据采集任务 | 第61-62页 |
| 5.4.5 GPS数据采集任务 | 第62-63页 |
| 5.4.6 A/D数据采集任务 | 第63页 |
| 5.4.7 遥控任务 | 第63-64页 |
| 5.4.8 遥测任务 | 第64-65页 |
| 5.4.9 姿态解算任务 | 第65-66页 |
| 5.4.10 导航任务 | 第66-69页 |
| 5.5 控制律任务设计 | 第69-75页 |
| 5.5.1 控制模态 | 第69-70页 |
| 5.5.2 飞行模式 | 第70-73页 |
| 5.5.3 控制律任务执行流程 | 第73-75页 |
| 5.6 本章小结 | 第75-76页 |
| 第六章 系统测试和结果分析 | 第76-89页 |
| 6.1 引言 | 第76页 |
| 6.2 姿态估计算法测试 | 第76-79页 |
| 6.3 软件实时性能测试 | 第79-80页 |
| 6.4 外场飞行测试 | 第80-88页 |
| 6.4.1 测试环境构成 | 第80-83页 |
| 6.4.2 飞行数据记录 | 第83页 |
| 6.4.3 指令控制测试 | 第83-85页 |
| 6.4.4 自主导航测试 | 第85-88页 |
| 6.5 本章小结 | 第88-89页 |
| 第七章 总结与展望 | 第89-91页 |
| 7.1 总结 | 第89-90页 |
| 7.2 展望 | 第90-91页 |
| 致谢 | 第91-92页 |
| 参考文献 | 第92-95页 |
