斜十字飛行器姿態(tài)測(cè)量與控制方法的研究.pdf

1、四旋翼飛行器是一種性能穩(wěn)定、外形奇特具有垂直起降功能的無(wú)人機(jī)，在民用和軍事方面具有廣闊的應(yīng)用前景。斜十字飛行器是常規(guī)四旋翼飛行器在結(jié)構(gòu)上的變形，具有廣闊的視角范圍，更加適合于航拍。
　　通過(guò)對(duì)飛行器理論建模、姿態(tài)測(cè)量和控制方法的研究，設(shè)計(jì)出一款改進(jìn)型無(wú)人機(jī)。論文完成的主要工作包括：
　　1、針對(duì)斜十字四旋翼物理（機(jī)體）模型，基于各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的受力分析，依據(jù)飛行原理，采用牛頓-歐拉模型完成了飛行器動(dòng)力學(xué)建模。在MATLAB/

2、SIMULINK環(huán)境下對(duì)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證；
　　2、立足控制器、姿態(tài)采集、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等三大模塊，完成了飛行器控制系統(tǒng)整體架構(gòu)和硬件電路設(shè)計(jì)。姿態(tài)采集由傳感器MPU6050、磁力計(jì)AK8975、氣壓計(jì)MS5611以及超聲波模塊完成，主控制器依據(jù)姿態(tài)采集數(shù)據(jù)完成遙控指令傳遞和電機(jī)轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)；
　　3、開展了姿態(tài)測(cè)量研究。提出了一種滑動(dòng)均值與牛頓插值相結(jié)合的平滑處理，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了初次濾波；采用磁力計(jì)、加速度計(jì)對(duì)陀螺儀數(shù)據(jù)進(jìn)

3、行了互補(bǔ)濾波融合處理，利用一階龍格庫(kù)塔法完成姿態(tài)數(shù)據(jù)的更新，最后解算得到姿態(tài)信息；
　　4、對(duì)控制方法進(jìn)行了研究。姿態(tài)方面設(shè)計(jì)了一種基于角速度和角度的串行PID控制算法；高度懸?？刂粕?，提出了一種具有前饋控制的串行PID低空控制方法和一種具有前饋控制的高空控制方法；
　　5、基于飛行器飛行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了姿態(tài)測(cè)量與控制方法的實(shí)驗(yàn)分析研究。通過(guò)俯仰、翻滾、偏航狀態(tài)下的飛行實(shí)驗(yàn)，借助姿態(tài)數(shù)據(jù)的波形再現(xiàn)，完成了姿態(tài)測(cè)量的算法驗(yàn)證；對(duì)姿