四旋翼飞行器的控制设计和硬件在环仿真实验平台开发
| 摘要 | 第6-7页 |
| ABSTRACT | 第7-8页 |
| 第一章 绪论 | 第12-22页 |
| 1.1 课题来源 | 第12页 |
| 1.2 课题研究背景和意义 | 第12页 |
| 1.3 国外研究现状 | 第12-18页 |
| 1.4 国内研究现状 | 第18-19页 |
| 1.5 本文主要研究内容 | 第19-22页 |
| 第二章 四旋翼飞行器的飞行原理及建模 | 第22-32页 |
| 2.1 四旋翼飞行器的机械结构和飞行原理 | 第22-25页 |
| 2.2 四旋翼飞行器的数学建模 | 第25-30页 |
| 2.2.1 坐标系的定义与转换关系 | 第25-27页 |
| 2.2.2 四旋翼飞行器的数学模型 | 第27-30页 |
| 2.3 小结 | 第30-32页 |
| 第三章 飞控传感器选型与机架设计 | 第32-40页 |
| 3.1 传感器的选型 | 第32-36页 |
| 3.1.1 控制芯片的选型 | 第32-34页 |
| 3.1.2 姿态测量模块的选型 | 第34-35页 |
| 3.1.3 无线模块的选择 | 第35-36页 |
| 3.1.4 定位模块的选择 | 第36页 |
| 3.2 机架的设计 | 第36-39页 |
| 3.2.1 机翼的设计 | 第36-37页 |
| 3.2.2 机体设计 | 第37-38页 |
| 3.2.3 主要部件选型 | 第38-39页 |
| 3.3 小结 | 第39-40页 |
| 第四章 四旋翼飞行器控制程序设计 | 第40-58页 |
| 4.1 四旋翼飞行控制器程序流程图 | 第40-43页 |
| 4.1.1 功能模块初始化 | 第41页 |
| 4.1.2 程序执行设置 | 第41页 |
| 4.1.3 遥控器信号的读取 | 第41-42页 |
| 4.1.4 串口程序的设计 | 第42-43页 |
| 4.1.5 程序中的安全保护 | 第43页 |
| 4.2 基于四元数法四旋翼飞行器的姿态解算 | 第43-53页 |
| 4.2.1 姿态传感器误差测试 | 第43-45页 |
| 4.2.2 四元数法 | 第45-47页 |
| 4.2.3 四元数与欧拉角的转换 | 第47-48页 |
| 4.2.4 基于四元数法的姿态解算 | 第48-51页 |
| 4.2.5 四元数姿态解算流程图 | 第51页 |
| 4.2.6 四元数解算姿态角的测试结果 | 第51-53页 |
| 4.3 PID算法姿态控制器设计 | 第53-56页 |
| 4.3.1 PID算法原理 | 第53-54页 |
| 4.3.2 串级PID姿态控制器设计 | 第54-55页 |
| 4.3.3 PID控制器参数的整定 | 第55-56页 |
| 4.4 本章小结 | 第56-58页 |
| 第五章 硬件在环仿真实验平台开发 | 第58-66页 |
| 5.1 技术方法综述 | 第58-60页 |
| 5.2 Vicon运动捕捉系统 | 第60-61页 |
| 5.2.1 Vicon运动捕捉系统组成 | 第60页 |
| 5.2.2 Vicon运动捕捉系统的优势 | 第60-61页 |
| 5.3 无线通信的设计 | 第61-62页 |
| 5.3.1 硬件选型 | 第61页 |
| 5.3.2 无线通讯协议 | 第61-62页 |
| 5.4 地面站设计 | 第62-64页 |
| 5.4.1 地面站总体设计 | 第63页 |
| 5.4.2 定时模块 | 第63页 |
| 5.4.3 位置采集模块 | 第63-64页 |
| 5.4.4 控制器开发模块 | 第64页 |
| 5.4.5 四旋翼飞行器模拟器与记录模块 | 第64页 |
| 5.5 本章小结 | 第64-66页 |
| 第六章 位置PID控制器开发实验 | 第66-76页 |
| 6.1 四旋翼飞行器电机建模 | 第66-69页 |
| 6.1.1 电机测试平台的组成 | 第66-67页 |
| 6.1.2 电机测试平台的搭建 | 第67-68页 |
| 6.1.3 测试结果 | 第68-69页 |
| 6.2 实验设计 | 第69-71页 |
| 6.2.1 地面站程序设计 | 第69-70页 |
| 6.2.2 位置PID控制器程序设计 | 第70-71页 |
| 6.3 实验流程 | 第71-72页 |
| 6.3.1 硬件在环仿真实验平台初始化 | 第71页 |
| 6.3.2 地面站程序的仿真流程 | 第71-72页 |
| 6.4 实验结果 | 第72-74页 |
| 6.5 本章小结 | 第74-76页 |
| 第七章 总结与展望 | 第76-78页 |
| 7.1 小结 | 第76页 |
| 7.2 工作展望 | 第76-78页 |
| 参考文献 | 第78-84页 |
| 致谢 | 第84-86页 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 | 第86页 |
