四槳碟形飛行器飛行控制系統(tǒng)研究.pdf

1、本課題來(lái)源于航天支撐技術(shù)基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):2001-HT-SHDX),并受國(guó)家"十五"863計(jì)劃項(xiàng)目、上海市科委重大專項(xiàng)及上海大學(xué)學(xué)科資助.本課題主要通過(guò)利用已有的相關(guān)技術(shù),初步研究和設(shè)計(jì)四槳碟形飛行器飛行控制系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)飛行試驗(yàn).四槳碟形飛行器屬于旋翼式飛行器的一種,但與直升機(jī)有較大的區(qū)別.四槳碟形飛行器具有四個(gè)旋翼,可以通過(guò)協(xié)調(diào)各個(gè)旋翼的速度來(lái)控制飛行器的飛行姿態(tài)和飛行速度,而不需要繁雜的槳矩控制部件,而且也可以共享電池、控制電路

2、板等,因此簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu),減輕了飛行器重量,可以減少能源消耗,具有較高的研究和應(yīng)用價(jià)值,可用于偵察監(jiān)視、通信中繼及太空探測(cè)等.美、日等國(guó)對(duì)四槳碟形飛行器的研究相對(duì)比較成熟,目前國(guó)內(nèi)還未見有關(guān)四槳碟形飛行器研究的報(bào)道.本文圍繞四槳碟形飛行器進(jìn)行了初步的研究和設(shè)計(jì).首先,介紹了目前國(guó)內(nèi)外對(duì)碟形飛行器的發(fā)展?fàn)顩r和本課題的研究?jī)?nèi)容;其次對(duì)四槳碟形飛行器空氣動(dòng)力學(xué)從理論性上做了初步探討,對(duì)飛行器各旋翼的升力做了測(cè)試,分析了升力產(chǎn)生效率與PWM頻率的關(guān)

3、系并選擇了此樣機(jī)的最優(yōu)工作頻率;接著重點(diǎn)對(duì)整個(gè)飛行器做了樣機(jī)設(shè)計(jì),包括控制率設(shè)計(jì),控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)及飛行試驗(yàn),最后對(duì)本項(xiàng)目做了簡(jiǎn)要的總結(jié)和展望.本飛行器采用51系列單片機(jī)進(jìn)行控制,采用C語(yǔ)言編程.整個(gè)控制系統(tǒng)包括電源模塊、角度傳感器模塊、角速率傳感模塊、遙控接收模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊及微處理器模塊等.角度傳感器和角速率傳感模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供飛行器當(dāng)前姿態(tài)和角速率信號(hào),構(gòu)成飛行器的增穩(wěn)系統(tǒng).本控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)為進(jìn)一步研究四槳碟形飛行器