基于VxWorks的四旋翼飛行器實(shí)時(shí)仿真.pdf

1、四旋翼飛行器因其體積小、可懸停、機(jī)動(dòng)靈活、易操作的特點(diǎn)，成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。四旋翼飛行器是一個(gè)非線性、強(qiáng)耦合的欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)它的穩(wěn)定精確控制是一個(gè)研究難點(diǎn)。飛行控制系統(tǒng)作為四旋翼的核心組成部分，對(duì)飛行品質(zhì)具有決定性的影響。目前對(duì)飛控系統(tǒng)的驗(yàn)證多采用在 MATLAB/Simulink下進(jìn)行數(shù)值仿真，缺少硬件環(huán)境模擬，與實(shí)際飛行差別大。而四旋翼開發(fā)過程中，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試易受到氣象、環(huán)境的限制，不易快速更改控制算法和參數(shù)，風(fēng)險(xiǎn)大，效率低。本文針對(duì)

2、上述問題設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)四旋翼飛行器半實(shí)物仿真平臺(tái)，該平臺(tái)基于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) VxWorks，設(shè)計(jì)了上位機(jī)和仿真計(jì)算機(jī)、四旋翼飛行控制器，將飛行控制器作為實(shí)物加入仿真回路，提高仿真的置信度。
　　首先，為實(shí)現(xiàn)半實(shí)物仿真的被控對(duì)象，本文深入研究了四旋翼的運(yùn)動(dòng)控制方式，從平移運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)6個(gè)自由度建立四旋翼無人機(jī)非線性模型。針對(duì)非線性模型中的參數(shù)問題，設(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn)進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)。利用圖形建模工具Simulink，完成了四旋翼飛

3、行器模型在MATLAB中的搭建，為半實(shí)物仿真提供理論基礎(chǔ)。
　　其次，本文分析了軟硬件平臺(tái)，設(shè)計(jì)了四旋翼飛行器半實(shí)物仿真平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)，上位機(jī)用于仿真流程控制和結(jié)果顯示，四旋翼飛行控制器作為實(shí)物接入仿真回路，仿真計(jì)算機(jī)采用 VxWorks操作系統(tǒng)提高對(duì)象模型解算的實(shí)時(shí)性。對(duì)四旋翼對(duì)象模型進(jìn)行線性化處理并設(shè)計(jì)了串級(jí)PID控制器。
　　再者，針對(duì)硬件平臺(tái)進(jìn)行 VxWorks操作系統(tǒng)移植和驅(qū)動(dòng)開發(fā)，采用模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了仿真應(yīng)用程序，