無人飛行器嵌入式數(shù)字飛行控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、驗證與應(yīng)用.pdf

1、旋翼類無人飛行器，尤其是單旋翼帶尾槳布局的小型無人直升機(jī)能夠垂直起降、空中懸停、低速前飛、后飛、側(cè)飛和沿復(fù)雜軌跡飛行，在具備優(yōu)異飛行特性的同時也具有較差的穩(wěn)定性，使其控制面臨極大困難與挑戰(zhàn)。本文以此為基本研究對象，對無人機(jī)嵌入式數(shù)字飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計、驗證和應(yīng)用進(jìn)行了探究。
　　首先對被控對象進(jìn)行硬件需求分析，構(gòu)思了飛行控制系統(tǒng)的硬件基本架構(gòu)。設(shè)計并制作了專用的可編程電源轉(zhuǎn)換板和以STM32F407VG為核心的嵌入式控制電路板，編

2、制了底層驅(qū)動軟件，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定功能。
　　而后對IMU傳感器校正方法進(jìn)行了探索，獲得了準(zhǔn)確的輸出數(shù)據(jù)，并以四元數(shù)算法實(shí)現(xiàn)了陀螺儀姿態(tài)角的解算。探索并對比了PID、互補(bǔ)濾波和卡爾曼濾波三種姿態(tài)修正融合算法，選擇了性能最優(yōu)的卡爾曼濾波融合配合四元數(shù)算法作為課題的姿態(tài)解算算法。
　　其三選用模糊PID控制器進(jìn)行了飛行控制律設(shè)計，搭建了姿態(tài)和位置控制回路并以keil MDK平臺編制了飛控程序。為方便調(diào)試，編制了基于C＃平臺的專用地面站