偏振光导航的四旋翼控制系统设计与实现
| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6页 |
| 1 绪论 | 第9-13页 |
| 1.1 选题背景及意义 | 第9-10页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第10-11页 |
| 1.3 本文主要研究内容及章节安排 | 第11-13页 |
| 2 偏振光传感器偏航角计算方法分析 | 第13-16页 |
| 2.1 偏振光的检测方法 | 第13页 |
| 2.2 计算偏航角度 | 第13-15页 |
| 2.3 偏振光传感器导航的必要条件 | 第15页 |
| 2.4 本章小结 | 第15-16页 |
| 3 四旋翼控制系统数学模型建立 | 第16-28页 |
| 3.1 控制原理概述 | 第16-19页 |
| 3.2 四旋翼坐标系及姿态角参数定义 | 第19-20页 |
| 3.3 坐标变换矩阵建立与更新 | 第20-22页 |
| 3.4 动力学模型 | 第22-27页 |
| 3.4.1 电机动力学 | 第22-23页 |
| 3.4.2 旋翼动力学 | 第23-24页 |
| 3.4.3 系统动力学 | 第24-27页 |
| 3.5 本章小结 | 第27-28页 |
| 4 四旋翼硬件平台设计 | 第28-42页 |
| 4.1 飞行控制系统总体设计 | 第28-29页 |
| 4.2 处理器模块 | 第29-31页 |
| 4.3 传感器模块与通信模块 | 第31-35页 |
| 4.3.1 陀螺仪和加速度传感器 | 第31-32页 |
| 4.3.2 偏振光传感器与数字罗盘 | 第32-33页 |
| 4.3.3 GPS模块 | 第33页 |
| 4.3.4 气压高度传感器 | 第33-34页 |
| 4.3.5 通信模块 | 第34-35页 |
| 4.4 外围设备接口设计 | 第35-40页 |
| 4.4.1 UART接口电路 | 第35-37页 |
| 4.4.2 I~2C总线 | 第37-38页 |
| 4.4.3 PWM接口电路 | 第38-39页 |
| 4.4.4 ISP在线下载接口 | 第39-40页 |
| 4.5 电源模块 | 第40页 |
| 4.6 结构与动力系统 | 第40-41页 |
| 4.7 本章小结 | 第41-42页 |
| 5 偏振光导航的飞控系统及软件设计 | 第42-61页 |
| 5.1 飞控系统软件架构设计 | 第42-43页 |
| 5.2 传感器模块数据读取 | 第43页 |
| 5.3 偏振光传感器偏航角获取 | 第43-46页 |
| 5.4 偏振光传感器偏航角的接入与初始化 | 第46-47页 |
| 5.5 姿态解算与数据融合 | 第47-50页 |
| 5.6 姿态控制 | 第50-54页 |
| 5.6.1 PID原理 | 第50-51页 |
| 5.6.2 姿态控制回路 | 第51-54页 |
| 5.7 位置控制 | 第54-60页 |
| 5.7.1 位置控制系统框架设计 | 第54页 |
| 5.7.2 高度控制 | 第54-56页 |
| 5.7.3 水平位置控制转化为姿态控制 | 第56-58页 |
| 5.7.4 定点悬停轨迹仿真 | 第58-60页 |
| 5.8 本章小结 | 第60-61页 |
| 6 飞行实验 | 第61-66页 |
| 6.1 姿态自稳手动飞行 | 第61-62页 |
| 6.2 偏航保持飞行 | 第62-63页 |
| 6.3 定点悬停飞行 | 第63-64页 |
| 6.4 预定航线自动飞行 | 第64-65页 |
| 6.5 本章小结 | 第65-66页 |
| 结论 | 第66-67页 |
| 参考文献 | 第67-70页 |
| 致谢 | 第70-71页 |
