四轴飞行器控制系统设计及其姿态解算和控制算法研究
| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6页 |
| 第一章 绪论 | 第10-17页 |
| 1.1 课题背景及研究意义 | 第10-12页 |
| 1.1.1 四轴飞行器介绍 | 第11页 |
| 1.1.2 发展前景及研究意义 | 第11-12页 |
| 1.2 四轴飞行器国内外研究现状 | 第12-15页 |
| 1.2.1 国外研究现状 | 第12-15页 |
| 1.2.2 国内研究现状 | 第15页 |
| 1.3 本文主要研究内容 | 第15-17页 |
| 第二章 四轴飞行器工作原理及数学模型 | 第17-33页 |
| 2.1 四轴飞行器基本结构及飞行原理 | 第17-22页 |
| 2.1.1 坐标系的建立 | 第17-19页 |
| 2.1.2 飞行原理 | 第19-22页 |
| 2.2 飞行姿态的表示和运算 | 第22-25页 |
| 2.2.1 欧拉角法 | 第23-24页 |
| 2.2.2 四元数法 | 第24-25页 |
| 2.3 四轴飞行器数学模型机理分析 | 第25-29页 |
| 2.3.1 四轴飞行器外力平衡方程 | 第25-26页 |
| 2.3.2 四轴飞行器外力矩平衡方程 | 第26-28页 |
| 2.3.3 四轴飞行器动力学模型 | 第28-29页 |
| 2.4 四轴飞行器数学模型系统辨识 | 第29-32页 |
| 2.4.1 系统辨识基本原理 | 第29-30页 |
| 2.4.2 批处理最小二乘法（LS） | 第30页 |
| 2.4.3 递推最小二乘法（RLS） | 第30-31页 |
| 2.4.4 遗忘因子递推最小二乘法（FFRLS） | 第31-32页 |
| 2.5 本章小结 | 第32-33页 |
| 第三章 四轴飞行器硬件系统设计 | 第33-45页 |
| 3.1 整体结构设计 | 第33页 |
| 3.2 主要功能分析及器件选型 | 第33-37页 |
| 3.2.1 主控器 | 第34页 |
| 3.2.2 无线通讯 | 第34-35页 |
| 3.2.3 姿态数据采集 | 第35-37页 |
| 3.3 系统硬件电路设计 | 第37-44页 |
| 3.3.1 遥控器系统硬件设计 | 第37-41页 |
| 3.3.2 机体系统硬件设计 | 第41-44页 |
| 3.4 本章小结 | 第44-45页 |
| 第四章 四轴飞行器系统软件设计 | 第45-54页 |
| 4.1 系统软件总体设计 | 第45-47页 |
| 4.1.1 MDK开发工具简介 | 第45页 |
| 4.1.2 uCOS-III操作系统简介 | 第45页 |
| 4.1.3 各子系统任务设计 | 第45-47页 |
| 4.1.4 系统整体软件功能 | 第47页 |
| 4.2 无线通信任务设计 | 第47-49页 |
| 4.3 串口通信任务设计 | 第49-51页 |
| 4.3.1 串口数据接收 | 第50-51页 |
| 4.3.2 串口数据发送 | 第51页 |
| 4.4 其它任务设计及系统中断 | 第51-53页 |
| 4.5 本章小结 | 第53-54页 |
| 第五章 四轴飞行器姿态解算 | 第54-74页 |
| 5.1 姿态信号检测及分析 | 第54-58页 |
| 5.1.1 陀螺仪信号检测及分析 | 第54-56页 |
| 5.1.2 加速度计信号检测 | 第56-58页 |
| 5.2 姿态信号滤波 | 第58-63页 |
| 5.2.1 常用简单数字滤波方法 | 第58-59页 |
| 5.2.2 IIR低通滤波器 | 第59-61页 |
| 5.2.3 IIR滤波器MATLAB辅助设计 | 第61-63页 |
| 5.3 姿态解算 | 第63-73页 |
| 5.3.1 互补滤波姿态解算 | 第64-66页 |
| 5.3.2 卡尔曼滤波姿态解算 | 第66-69页 |
| 5.3.3 四元素姿态解算 | 第69-71页 |
| 5.3.4 MPU6050内部DMP姿态解算 | 第71-73页 |
| 5.4 本章小结 | 第73-74页 |
| 第六章 四轴飞行器控制算法研究 | 第74-88页 |
| 6.1 四轴飞行器模型参数系统辨识 | 第74-79页 |
| 6.1.1 辨识目的及先验知识 | 第75页 |
| 6.1.2 实验设计 | 第75-76页 |
| 6.1.3 输入/输出数据采集与处理 | 第76-77页 |
| 6.1.4 模型结构选取与辨识 | 第77-78页 |
| 6.1.5 模型参数辨识 | 第78-79页 |
| 6.2 四轴飞行器PID控制算法研究 | 第79-86页 |
| 6.2.1 PID概述 | 第79-80页 |
| 6.2.2 四轴飞行器PID控制器设计 | 第80-81页 |
| 6.2.3 四轴飞行器PID参数整定 | 第81-86页 |
| 6.3 系统调试及结果分析 | 第86-87页 |
| 6.4 本章小结 | 第87-88页 |
| 第七章 总结与展望 | 第88-89页 |
| 致谢 | 第89-90页 |
| 参考文献 | 第90-93页 |
