基于串级PID控制算法的四旋翼无人机控制系统设计与实现
| 摘要 | 第5-7页 |
| ABSTRACT | 第7-8页 |
| 1 绪论 | 第11-16页 |
| 1.1 论文研究的背景和意义 | 第11-12页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第12-14页 |
| 1.2.1 国外对四旋翼无人机的研究现状 | 第12-13页 |
| 1.2.2 国内四旋翼无人机的研究现状 | 第13-14页 |
| 1.3 论文研究的内容及章节安排 | 第14-16页 |
| 2 四旋翼无人机系统的工作原理及关键技术 | 第16-20页 |
| 2.1 四旋翼无人机系统的工作原理 | 第16-17页 |
| 2.2 四旋翼无人机控制系统技术关键 | 第17-19页 |
| 2.2.1 四旋翼无人机姿态数据滤波方法 | 第17-18页 |
| 2.2.2 四旋翼无人机姿态解算 | 第18页 |
| 2.2.3 四旋翼无人机控制算法 | 第18-19页 |
| 2.3 小结 | 第19-20页 |
| 3 四旋翼无人机控制系统硬件设计 | 第20-30页 |
| 3.1 四旋翼无人机空气动力学原理 | 第20-21页 |
| 3.2 控制系统硬件总体设计 | 第21-22页 |
| 3.3 主控系统设计 | 第22-28页 |
| 3.3.1 单片机最小系统 | 第22-24页 |
| 3.3.2 姿态数据采集系统设计 | 第24-27页 |
| 3.3.3 控制系统扩展电路 | 第27-28页 |
| 3.4 主控制器资源分配 | 第28-29页 |
| 3.5 小结 | 第29-30页 |
| 4 四旋翼无人机控制系统姿态解算设计 | 第30-49页 |
| 4.1 姿态解算 | 第30-31页 |
| 4.2 相关算法研究 | 第31-35页 |
| 4.2.1 Newton插值 | 第31-33页 |
| 4.2.2 互补滤波 | 第33-34页 |
| 4.2.3 四元数姿态矩阵的关系 | 第34-35页 |
| 4.3 传感器姿态数据读取及处理 | 第35-46页 |
| 4.3.1 IIC通信 | 第35-37页 |
| 4.3.2 MPU6050数据读取及处理 | 第37-42页 |
| 4.3.3 AK8975数据读取及处理 | 第42-44页 |
| 4.3.4 MS5611数据读取及处理 | 第44-46页 |
| 4.4 四元数法解算姿态 | 第46-48页 |
| 4.5 小结 | 第48-49页 |
| 5 四旋翼无人机动力学模型建立及姿态控制仿真 | 第49-64页 |
| 5.1 四旋翼无人机动力学模型概述 | 第49页 |
| 5.2 四旋翼无人机动力学模型 | 第49-56页 |
| 5.2.1 非线性动力学模型 | 第49-53页 |
| 5.2.2 非线性动力学模型线性化处理 | 第53-56页 |
| 5.3 四旋翼无人机控制系统仿真系统模型建立 | 第56-60页 |
| 5.3.1 PID控制系统概述 | 第56-57页 |
| 5.3.2 串级PID控制系统模型建立 | 第57页 |
| 5.3.3 控制系统Simulink仿真 | 第57-60页 |
| 5.4 控制系统抗干扰性能仿真 | 第60-63页 |
| 5.5 小结 | 第63-64页 |
| 6 控制系统程序设计及系统调试 | 第64-72页 |
| 6.1 控制系统程序总体设计 | 第64-65页 |
| 6.2 串级PID程序设计 | 第65-69页 |
| 6.2.1 外环PID控制器 | 第66-67页 |
| 6.2.2 内环PID控制器 | 第67-69页 |
| 6.3 PID参数整定与试飞 | 第69-71页 |
| 6.3.1 PID参数整定 | 第69-70页 |
| 6.3.2 四旋翼无人机试飞 | 第70-71页 |
| 6.4 小结 | 第71-72页 |
| 7 总结与展望 | 第72-73页 |
| 参考文献 | 第73-75页 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 | 第75-76页 |
| 致谢 | 第76-77页 |
| 附录一 | 第77-80页 |
| 附录二 | 第80-83页 |
