基于NI myRIO的四旋翼飛行器設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、四旋翼飛行器是無人機的一種，具有結(jié)構(gòu)簡單、機動性強、操作靈活、可垂直起降等優(yōu)點，具有廣闊的應用價值，引起了商業(yè)和科學研究的極大興趣，獲得了越來越多的關(guān)注。由于四旋翼飛行器也是一個欠驅(qū)動強耦合的非線性系統(tǒng)，實現(xiàn)對其平穩(wěn)飛行控制具有一定的難度。目前，四旋翼飛行器已經(jīng)被廣泛的應用于航拍、實時監(jiān)控、森林防火、救援等方面。本文選取四旋翼飛行器為研究對象和平臺，借助于NI myRIO控制器及虛擬儀器技術(shù)，開展了四旋翼飛行器系統(tǒng)的設(shè)計、制作、調(diào)試和實

2、現(xiàn)的探索性研究。
　　首先，通過對四旋翼飛行器飛行原理及其整個控制系統(tǒng)功能要求的分析，制定了以NI myRIO控制器為核心的四旋翼飛行器系統(tǒng)設(shè)計方案。詳細介紹了NI myRIO控制器的架構(gòu)和LabVIEW開發(fā)環(huán)境。同時也介紹了設(shè)計中使用到的其他硬件的選型，如無刷直流電機、電子調(diào)速器、姿態(tài)檢測模塊等。自主搭建了一個四旋翼飛行器實驗平臺，為本文的后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。
　　其次，針對獲取四旋翼飛行器實時飛行姿態(tài)信息的問題，介紹了四元

3、數(shù)和卡爾曼濾波等相關(guān)知識，設(shè)計了基于四元數(shù)的卡爾曼濾波融合算法，給出該算法的推導和工作流程，借助NI myRIO和相應的慣性導航模塊對設(shè)計的姿態(tài)融合算法在圖形化編程語言LabVIEW軟件中進行編碼實現(xiàn)，完成了四旋翼飛行器姿態(tài)數(shù)據(jù)的獲取和姿態(tài)曲線的顯示，驗證了算法的有效性。
　　然后，對飛行控制系統(tǒng)進行設(shè)計。采用了雙閉環(huán)PID控制算法對四旋翼飛行器的俯仰角、滾轉(zhuǎn)角和偏航角進行控制。針對飛行高度的控制只采用PID控制算法。在LabVI