微型四旋翼飞行器飞行控制系统设计与验证
| 摘要 | 第4-5页 |
| ABSTRACT | 第5页 |
| 注释表 | 第12-13页 |
| 第一章 绪论 | 第13-19页 |
| 1.1 研究背景 | 第13-14页 |
| 1.2 研究意义 | 第14页 |
| 1.3 国内外研究概况及其关键技术 | 第14-18页 |
| 1.3.1 国外研究概况 | 第14-16页 |
| 1.3.2 国内研究概况 | 第16-17页 |
| 1.3.3 四旋翼飞行器关键技术分析 | 第17-18页 |
| 1.4 本文研究内容 | 第18-19页 |
| 第二章 四旋翼飞行器动力学模型 | 第19-29页 |
| 2.1 引言 | 第19页 |
| 2.2 四旋翼飞行器简介 | 第19-20页 |
| 2.3 坐标系建立 | 第20-21页 |
| 2.4 全量动力学方程建模 | 第21-24页 |
| 2.4.1 质心线运动方程 | 第22页 |
| 2.4.2 绕质心转动动力学方程 | 第22-24页 |
| 2.5 气动力和力矩计算 | 第24-25页 |
| 2.6 全量方程小扰动线性化 | 第25-28页 |
| 2.7 本章小结 | 第28-29页 |
| 第三章 飞行控制系统组成与实现 | 第29-52页 |
| 3.1 飞行控制系统设计要求 | 第29页 |
| 3.2 飞行控制系统总体结构 | 第29-32页 |
| 3.2.1 机载飞行控制系统 | 第29-30页 |
| 3.2.2 地面控制站系统 | 第30-32页 |
| 3.3 飞行控制系统硬件组成 | 第32-40页 |
| 3.3.1 嵌入式飞控计算机 | 第32-33页 |
| 3.3.2 传感器模块 | 第33-38页 |
| 3.3.3 无线通信模块 | 第38页 |
| 3.3.4 遥控器设备 | 第38-39页 |
| 3.3.5 机载电源模块 | 第39页 |
| 3.3.6 无刷电机和电子调速器模块 | 第39-40页 |
| 3.4 飞行控制系统软件架构 | 第40-43页 |
| 3.4.1 软件设计要求 | 第40页 |
| 3.4.2 软件开发工具 | 第40-41页 |
| 3.4.3 软件总体结构 | 第41-43页 |
| 3.5 传感器数据采集模块设计 | 第43-46页 |
| 3.5.1 I2C总线通信简介 | 第44-45页 |
| 3.5.2 软件模拟I2C总线通信 | 第45-46页 |
| 3.6 飞行控制律设计 | 第46-51页 |
| 3.6.1 PID控制算法 | 第46页 |
| 3.6.2 纵向通道控制律 | 第46-47页 |
| 3.6.3 横向通道控制律 | 第47-48页 |
| 3.6.4 高度通道控制律 | 第48-49页 |
| 3.6.5 航向通道控制律 | 第49页 |
| 3.6.6 飞行控制律软件实现 | 第49-51页 |
| 3.7 本章小结 | 第51-52页 |
| 第四章 姿态角提取算法 | 第52-64页 |
| 4.1 引言 | 第52页 |
| 4.2 捷联姿态矩阵更新算法 | 第52-55页 |
| 4.2.1 欧拉角法 | 第52-53页 |
| 4.2.2 方向余弦法 | 第53页 |
| 4.2.3 四元数法 | 第53-55页 |
| 4.3 基于加速度和磁航向计的姿态解算算法 | 第55-56页 |
| 4.4 基于互补滤波器的姿态融合算法 | 第56-60页 |
| 4.4.1 互补滤波器原理 | 第56-57页 |
| 4.4.2 基于互补滤波器姿态解算算法 | 第57-60页 |
| 4.5 传感器误差校正 | 第60-63页 |
| 4.5.1 磁航向计误差校正 | 第60-62页 |
| 4.5.2 加速度计误差校正 | 第62-63页 |
| 4.5.3 陀螺仪误差校正 | 第63页 |
| 4.6 本章小结 | 第63-64页 |
| 第五章 飞行控制系统试验验证 | 第64-71页 |
| 5.1 引言 | 第64页 |
| 5.2 试验系统组成 | 第64页 |
| 5.3 捷联惯导系统验证 | 第64-67页 |
| 5.3.1 磁航向计误差校正效果验证 | 第64-65页 |
| 5.3.2 四元数姿态解算算法效果验证 | 第65-66页 |
| 5.3.3 基于互补滤波器的姿态融合算法效果验证 | 第66-67页 |
| 5.4 飞行控制系统试飞试验 | 第67-70页 |
| 5.4.1 姿态控制试飞 | 第67-69页 |
| 5.4.2 轨迹控制试飞验证 | 第69-70页 |
| 5.5 本章小结 | 第70-71页 |
| 第六章 总结与展望 | 第71-73页 |
| 6.1 本文工作总结 | 第71页 |
| 6.2 后续工作展望 | 第71-73页 |
| 参考文献 | 第73-76页 |
| 致谢 | 第76-77页 |
| 硕士在读期间论文发表情况 | 第77-78页 |
| 附录A 递推最小二乘法算法推导 | 第78-79页 |
