一种便携式飞行器的研究
| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5页 |
| 1 绪论 | 第9-18页 |
| 1.1 研究背景和意义 | 第9-10页 |
| 1.2 国内外研究发展与现状 | 第10-15页 |
| 1.2.1 发展历程 | 第10-13页 |
| 1.2.2 国外研究现状 | 第13-14页 |
| 1.2.3 国内研究现状 | 第14-15页 |
| 1.3 本文主要研究内容 | 第15-18页 |
| 2 便携式飞行器动力学建模 | 第18-32页 |
| 2.1 结构和飞行原理 | 第18-24页 |
| 2.2 动力学模型 | 第24-32页 |
| 2.2.1 坐标系 | 第24-29页 |
| 2.2.3 建模 | 第29-32页 |
| 3 便携式飞行器的硬件设计 | 第32-51页 |
| 3.1 机械结构设计 | 第32-37页 |
| 3.2 电路方案设计 | 第37-38页 |
| 3.3 主控制模块设计 | 第38-41页 |
| 3.4 感知模块设计 | 第41-48页 |
| 3.4.1 加速度角速度感知模块 | 第41-44页 |
| 3.4.2 磁航向感知模块 | 第44-45页 |
| 3.4.3 高度和避障感知模块 | 第45-48页 |
| 3.5 其他模块设计 | 第48-51页 |
| 3.5.1 电源模块 | 第48-49页 |
| 3.5.2 通信模块 | 第49-51页 |
| 4 便携式飞行器的姿态解算及控制算法 | 第51-64页 |
| 4.1 感知模块输出信号的滤波 | 第52-56页 |
| 4.1.1 一阶互补滤波 | 第52-53页 |
| 4.1.2 卡尔曼滤波 | 第53-56页 |
| 4.2 姿态解算中的四元数法 | 第56-60页 |
| 4.2.1 四元数及四元数微分方程 | 第56-58页 |
| 4.2.2 四元数微分方程毕卡法求解 | 第58-60页 |
| 4.3 飞行系统控制算法 | 第60-64页 |
| 4.3.1 总体方案 | 第60-61页 |
| 4.3.2 PID控制 | 第61-62页 |
| 4.3.3 串级PID控制 | 第62-64页 |
| 5 便携式飞行器控制系统的软件设计 | 第64-92页 |
| 5.1 μC/OS-III实时操作系统 | 第64-66页 |
| 5.1.1 μC/OS-III简介 | 第64-65页 |
| 5.1.2 μC/OS-III的移植 | 第65-66页 |
| 5.2 基础模块设计 | 第66-69页 |
| 5.2.1 TIM定时器设计 | 第66-67页 |
| 5.2.2 USART串口设计 | 第67-68页 |
| 5.2.3 ADC模拟数字转换器设计 | 第68-69页 |
| 5.3 通信模块设计 | 第69-77页 |
| 5.3.1 I2C协议设计 | 第69-75页 |
| 5.3.2 SPI协议设计 | 第75-77页 |
| 5.4 感知模块设计 | 第77-81页 |
| 5.4.1 加速度角速度感知模块设计 | 第77-78页 |
| 5.4.2 磁航向感知模块设计 | 第78-79页 |
| 5.4.3 大气压感知模块设计 | 第79-80页 |
| 5.4.4 超声波感知模块程序设计 | 第80-81页 |
| 5.5 姿态解算模块设计 | 第81-83页 |
| 5.6 高度控制模块设计 | 第83-85页 |
| 5.7 姿态控制模块设计 | 第85-87页 |
| 5.8 安全控制模块设计 | 第87页 |
| 5.9 系统参数调试整定模块设计 | 第87-92页 |
| 6 便携式飞行器控制算法的仿真和调试 | 第92-105页 |
| 6.1 控制系统Simulink仿真 | 第92-99页 |
| 6.2 控制系统调试 | 第99-105页 |
| 7 总结与展望 | 第105-107页 |
| 7.1 总结 | 第105-106页 |
| 7.2 展望 | 第106-107页 |
| 参考文献 | 第107-111页 |
| 附录A 飞行控制系统原理图 | 第111-112页 |
| 附录B 飞行控制系统布线图 | 第112-113页 |
| 附录C 飞行控制系统PCB及实物图 | 第113-114页 |
| 附录D 超声波避障模块电路实物图 | 第114-115页 |
| 附录E 姿态解算程序 | 第115-121页 |
| 附录F 姿态控制程序 | 第121-132页 |
| 附录G 系统参数调试整定模块程序 | 第132-143页 |
| 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 | 第143-144页 |
| 致谢 | 第144-145页 |
