四旋翼飞行器答辩演讲

河北大学，答辩人：超级明星领导者：邓真鸣， 微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究第一章绪论第二章四旋翼飞机的基本结构和飞行原理第三章捷联惯性导航基本原理第四章四旋翼飞机的姿势检测第五章四旋翼飞机动力学模型第六章微四旋翼飞机实验平台的硬件设计第七章微四旋翼飞机平台软件设计第八章测试结果和性能分析第九章总结和展望，论文组织结构微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究，第一章绪论，微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究，固定翼型微机器人，振翅型微机器人，旋转研究背景，微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究，第一章绪论，第一章绪论，微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究，早期四旋翼机器人微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究，随着MEMS技术的发展第一章绪论，用于微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究，输电线路巡逻，空中航空照片，顺丰无人快递，环境监测，第一章绪论，微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究，建筑物内测量，第一章绪论微四旋翼实验平台多智能体集体合作，空中障碍，第一章绪论，微四旋翼实验平台的设计与控制技术研究，第一章绪论，德国crazy开源微四旋翼，国内某大学微四旋翼飞机，第二章四旋翼飞机的基本结构和飞行原理， 微四旋翼实验平台的设计与控制技术研究微四旋翼实验平台的设计与控制技术研究、垂直运动、俯仰、横摆运动、横摆运动、设计所需的理论基础，一、惯性导航的基本原理二、姿势检测与信息处理三、控制系统设计， 微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究、微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究、捷克式惯性导航系统是惯性要素，即陀螺仪和加速度计被固定在机体上，分别测量了相对于机体惯性空间的三个旋转角速度和三个线加速度沿机体坐标系的成分第三章捷联式惯性导航的基本原理，微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究，导航系统坐标系，第三章捷联式惯性导航的基本原理，微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究，飞行姿势的表示方法，1，欧拉方法，第三章捷联式惯性导航微四旋翼实验平台的设计与控制技术研究、飞行姿势的表示方法、2、四元数法、刚体以固定点为中心的任意位移，通过以通过该点的某轴为中心旋转角度而得到。 第三章捷联式惯性导航的基本原理，微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究，第四章微四旋翼飞机姿态测量，常见姿态测量装置有角速度计、加速度计、磁强计、气压计、超声波传感器和GPS等。 基于MEMS技术的加速度传感器和陀螺仪具有抗冲击性、可靠性高、寿命长、成本低等优点，是一种适合构建姿势检测系统的惯性传感器。微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究，第四章微四旋翼飞机的姿态检测，姿态传感器，MEMS陀螺原理，1，角速度传感器，微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究，第四章微四旋翼飞机的姿态检测，姿态传感器，2 微四旋翼实验平台的设计与控制技术研究第5章系统建模与控制器设计，微四旋翼实验平台的设计与控制技术研究，第5章系统建模与控制器设计，系统数学模型，系统有4个输入量和6个输出量由于是不足驱动系统，所以在被控制量之间有耦合关系。微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究，第5章系统建模和控制器设计，控制策略，国际相关研究重点进行了姿态控制器的设计和验证，结果表明采用非线性控制律能获得很好的仿真效果，但对模型的准确性有很强的依赖性微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究，第6章机载控制系统的硬件设计，目标是设计可自主飞行的微四旋翼飞机，在其受到干扰时自动调整恢复平稳状态，与地面控制平台合作，垂直起降、悬停等动作、微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究，第六章机载控制系统的硬件设计，整体结构设计，微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究，第六章机载控制系统的硬件设计，设计要求，微小型飞机体积小，负载低与普通工业产品相比，控制系统的硬件设计要求高，要求以下几个方面： (1)满足控制系统的性能要求；(2)集成度高，尺寸小，可以安装在狭小的平台空间内；(3)可靠性高，继续稳定的工作(5)飞机控制系统要求良好的可扩展性，便于将来的系统升级和新功能的扩展，以保证功耗低、重量轻、飞机具有大的巡航时间。 微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究，第6章机载控制系统的硬件设计，动力部件的选择，空杯中具有刷直流电机的转子无铁心，有低惯性力，动态响应性好，效率高，容易获得大扭矩，而且质量614空心杯电机46mm正反螺旋桨，微四旋翼实验平台的设计与控制技术研究，第6章机载控制系统硬件设计，主控制器，STM32C8T6性能：微四旋翼实验平台的设计与控制技术研究，第6章机载主控制器，STM32C8T6最小系统：微四旋翼实验平台的设计与控制技术研究，第6章机载控制系统的硬件设计，姿态传感器模块， MPU-6050采用了InvenSense公司生产的整合性6轴运动处理模块，集成了3轴角速度和3轴加速度传感器，消除了陀螺仪和加速时机相结合的轴差问题，减少了大量的包装空间。 低功耗：陀螺仪的工作电流5mA，只有待机电流5uA加速计工作电流500uA，在10Hz低功耗模式下只有40uA。 陀螺仪和加速度计都具备16位ADC同步，接口采用了最高400kHz的高速模式IIC。 具有小4mm*4mm的QFN封装，减少了占有面积，微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究，第6章机载控制系统硬件设计，姿态传感器模块，MPU-6050外围电路：微四旋翼实验平台的设计第六章机载控制系统硬件设计，电机驱动模块，电机驱动模块电路：微四旋翼实验平台的设计与控制技术研究，第六章机载控制系统硬件设计电源模块，电源模块设计：微四旋翼实验平台第六章机载控制系统硬件设计，无线通信子系统设计：微四旋翼实验平台设计和控制技术研究，第六章机载控制系统硬件设计，无线模块外围电路设计，nRF24.L01是一种新型单片机收发设备，2.4 GHz nRF24L01功耗低，如果以-6dBm的功率发送，接收工作电流也只有9mA时，工作电流只有12.3mA，多个低功率工作模式使节能设计更加方便。、微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究，第6章机载控制系统硬件设计，USB接口电路设计，USBUART适配器芯片CH340T，微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究，第6章机载控制系统硬件单片机外围电路设计，UARTSPI数据传输处理器STC11F02E， 微四旋翼实验平台的设计与控制技术研究，第6章机载控制系统硬件设计，PCB设计，微四旋翼实验平台的设计与控制技术研究，第6章机载控制系统硬件设计，实物，微四旋翼实验平台的设计与控制第七章机载控制系统软件设计、四旋翼飞机实验平台的软件系统包括上位机和下位机两部分。 上位机是飞机的需要，基于delphi开发的PC桌面应用程序，可串行连接到飞机上，具有传感器校准、姿态显示、电机测试、电量显示、参数设定等功能。 下位机是飞机主控制器STM32的系统程序，主要任务是姿态计算、电机输出控制、与上位机的通信。微四旋翼实验平台的设计与控制技术研究，第七章机载控制系统软件设计，上位机界面，微四旋转翼实验平台的设计与控制技术研究，第七章机载控制系统软件设计，下位机程序流程图， 微四旋翼实验平台的设计与控制技术研究，第七章机载控制系统软件设计，姿态控制程序设计微四旋翼实验平台的设计与控制技术研究，第七章机载控制系统软件设计，无线模块驱动程序设计， 微四旋翼实验平台的设计与控制技术研究，第七章机载控制系统软件设计，数据传输控制器程序设计，微四旋转翼实验平台的设计与控制技术研究，第八章系统调整与飞行测试，微四旋转翼实验平台的总结了本设计的主要工作；(2)从理论上分析了四桨盘型飞机的飞行原理和动力学；(3)对四旋翼飞机的姿态检测、姿态控制理论进行了分析研究；(4)完成了微四旋翼飞机实验平台的硬件设计和软件设计。 (5)完成了半自主飞行控制系统的硬件和软件的实现和调整；(6)进行了飞机的试飞，系统硬件的软件通过了测试，但距离实用，至少需要三个改进：另一方面，改进控制算法，改善机体增加卫星导航定位，实现预定航线飞行的三、稳定云台，将遥感传感器安装在云台上，扩展飞机的实用功能。微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究，参考文献，1E.Altug，j.ostr owski r.mahony.contropopthrelicopterusingvisualfeedback c . ieeeenternationalconferenconneconneconneneroonneroonnerooboticsautoma j.ostr owski， c.Taylor.qrotocontrolusingdualcameravisualfeedback c ，ieeinternationalconferenconneconneconneconneconneneonoorboticsautom sept 2003 PP :4294-4299.3 e.alt ug， c.Taylor.vision-baseddposessticationandcontrolofamodelhelicop-ter c .ieeinternationalconnferenconneconneconnerneconneconnnerneconp PP 3 B.Bethke，A.Frank，et al.real-timindoorootomousvehicletestnvironment j .ieecontrolsystemsmagazine，2008 PP :51-64.5 S.Waslander，D.Dostal，j.jang c.tomlin.thest-anfordtestbedofaulttonomousrotorcraftformulti -代理控制 c .digitalavion Nov.2004.6G.Homann，H.Huang，s.waslander c.tomlin.qradootrhielicopterflightdynamiccontrol : theryndexperiment c .ai 导航控制会议，Aug.2007，pp:2007-6461 . 微四旋翼实验平台的设计和控制技术研究，参考文献，7G.Homann，S.Waslander，c.tomlin.quadrotorhelicoptertratorytrackingcontrol c .aiaa guida 导航控制会议aug.2008，pp:2008-7410.8G.Homann，J.Jang， s.waslander c.tomlin.multi-agenttqdrotortestbeddesign : integrallidingmodevs.reinforcement learning c .IEEE/rsjinternationalconnferenceneontelligentrobotsandsystems，Aug.2005，pp:3712-3717.9T.Hamel，R.Mahony， r.lozano j.ostorowski.dynamicdonodelinstricationalforanx4- flyer c .internationalfederationopomaticcontrolsymposium，barcel Spain 2002.10P.Castillo，A.Dzul， r.lozano.real-timstabilitionandtrackofafour-rotorminirotorcraft j .ieetransactionsoncontrolsystemstechnolo-gy July 2004， pp:510-516.11D.Lara，A.Sanchez， r.lozano p.Castillo.real-timeembeddcontrolsystemforvtolaircrafts 3360 applicationtostabilizeaquad-rotorehelicopter c . ieeeenternationalconfferenceononcontrolapplications，Munich，Germany，