基于SOPC的微型無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)研究.pdf

1、四旋翼無人機(jī)具有獨(dú)特的飛行性能，廣泛應(yīng)用于軍事及民用領(lǐng)域。由于其欠驅(qū)動、多變量、非線性等特性，對其建模及控制是國內(nèi)外控制領(lǐng)域的研究難點(diǎn)和熱點(diǎn)。本文主要研究無人機(jī)姿態(tài)控制和導(dǎo)航控制算法，并設(shè)計(jì)基于SOPC的飛行控制器，利用四旋翼無人機(jī)實(shí)際驗(yàn)證算法的可行性。
　　首先，分析四旋翼飛行器空氣動力學(xué)特性和控制原理，并介紹飛行控制系統(tǒng)的基本組成、功能和原理。建立非線性系統(tǒng)模型之后，進(jìn)一步簡化模型，通過推導(dǎo)得到用于姿態(tài)仿真的傳遞函數(shù)。分別介紹

2、經(jīng)典PID、模糊控制的原理。提出一種將模糊控制與PID控制相結(jié)合的智能的、非線性的控制器，克服PID對非線性系統(tǒng)控制性能不佳的缺陷。并選取四旋翼的姿態(tài)角作為控制對象，在simulink中搭建四旋翼的控制模型，使用matlab模糊工具箱設(shè)計(jì)模糊PID控制器、編輯相應(yīng)的規(guī)則，通過仿真驗(yàn)證該控制器的有效性。仿真表明：系統(tǒng)在受到干擾時，相比于傳統(tǒng)PID，模糊PID控制器能夠更加快速的恢復(fù)姿態(tài)并且不會出現(xiàn)超調(diào)。
　　其次，介紹導(dǎo)航的分類，包

3、括衛(wèi)星導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航及組合導(dǎo)航。其中，詳細(xì)介紹了捷聯(lián)慣性導(dǎo)航原理，利用擴(kuò)展卡爾曼濾波器將陀螺儀、加速度計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。利用微處理器、傳感器、串口搭建數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采用擴(kuò)展卡爾曼進(jìn)行濾波并與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，實(shí)際檢驗(yàn)了導(dǎo)航算法的有效性。實(shí)驗(yàn)表明，擴(kuò)展卡爾曼濾波器能夠進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)融合，去除了系統(tǒng)的噪聲干擾，使得數(shù)據(jù)更加平滑，滿足一般的導(dǎo)航需求。
　　最后，在簡單介紹了SOPC技術(shù)后，以CoreEP2C8核心板為基礎(chǔ)，在Altium