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四旋翼飞行器自动驾驶仪设计,电气工程及其自动化,2013届毕业论文答辩,Contents,课题研究的背景意义,无人驾驶的飞机包括：旋翼式飞机、直升机、软式小型飞以及其它飞行器。相对于有人驾驶的飞机来说，无人驾驶的飞机具有很多优势，近些年来在控制和商业领域已经产生了相当可观的利润。 当前，四旋翼飞行器的研究还处在初级发展阶段。随着微纳米科技的迅猛发展和微电子机械系统(MEMS)的蓬勃兴起，可以看到，四旋翼飞行器可能会走向实用化，急需解决的关键技术和难点还很多，有些问题甚至在较长一段时间内都可能难以解决，只有用现有的技术尽最大可能地解决现有的问题，我们才能不断地走在科技发展的前列。,飞行控制系统总体结构,飞行控制系统模块框图 根据四旋翼飞行器飞行控制系统需求，采用右图所示的数字式飞行控制系统来实现。 虚线以上部分是空中机载平台，其核心是基于 C8051F020 的飞行 控制计算机。,处理器,C8501F020内部结构图,系统硬件选型处理器选择,传感器,MIN-IVA900惯性测量单元模块,HMR2300 磁航向计,SRF05 声纳高度计,另外系统选用 DGPS 来确定四旋翼飞行器的位置,执行器,A2915 无刷直流电机工作电压为 7.216.8VDC，电流为 335A，功效为 90，重量仅为 154g，通过改变电机电枢电压接通时间和通电周期的比值(即占空比)来改变平均电压的大小，从而控制电机的转速。,A2915 外传子无刷直流电机,由于四旋翼飞行器要求成本低、重量轻，系统选用 A2915 外传子无刷直流电机,飞行控制计算机结构,基于四旋翼飞行器体积小、重量轻、功耗低的特点，挑选材料时，尽可能选用贴片封装的电阻、电容及元器件，使整机重量减轻，尽可能选用低功耗的CMOS 元器件，使整机功耗降低。,飞行控制计算机结构,控制系统结构,控制系统主要包含两个控制回路：一个是控制飞行器姿态的姿态控制回路，另一个是控制飞行器位置的位置控制回路。 (1)控制要求：根据四旋翼飞行器简化的线性数学模型，完成控制律的设计，实现四旋翼 飞行器在悬停状态下的稳定飞行。 (2)控制策略：四旋翼飞行器的俯仰、滚转、偏航和垂直运动可分别通过控制输入量来独立实施控制，并且在一定条件下，各通道之间的耦合相对较小。,总结,1.根据四旋翼飞行器飞行控制系统的需求，提出了一种数字式飞行控制系统的总体结构。2.在密切联系四旋翼飞行器工作原理和线性模型的基础上，提出控制系统的控制策略以及实施方案，采用经典的比例积分微分控制方法，设计了四旋翼飞行器在悬停状态下姿态控制律和位置控制律。3.通过论文的写作分析和进行的仿真研究，得出的结果也符合正确，基本达到了论文任务书的写作要求。,感谢中北大学对我四年的培
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