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四旋翼飞行器姿态控制系统的设计与实现

发布时间:2019-08-07 02:19 来源:未知 编辑:admin

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  东北大学硕士学住论文 目录 目 录 独创性声明………………………………………………………………………I 摘要……………………………………………………………………………u Abstract…………………………………………………………………………………………………..IU 第1章绪论……………………………………………………………………l 1.1课题研究背景…………………………………………………………………………….1 1.2国内外研究现状…………….’……………………………………………………………2 1.3课题研究意义…………………………………………………………………………….4 1.4论文的主要工作及章节安排…………………………………………………………….4 1.4.1主要内容…………………………………………………………………………..4 1.4.2章节安排…………………………………………………………………………..4 第2章系统相关知识介绍…………………………………………………….7 2.1飞行器动力学原理………………………………………………………………………..7 2.1.1飞行器结构特点……………………………………………………………………7 2.1.2飞行器飞行原理……………………………………………………………………7 2.2惯性导航理论……………………………………………………………………………..8 2.2.1坐标系的建立……………………………………………………………………..8 2.2.2旋转的概念…………………………………………………………………………9 2.2.3 AHRS系统及IMU惯性测量单元………………………………………………10 2.2.4姿态解算过程…………………………………………………………………….1l 2.3自动控制理论及PID控制器……………………………………………………………12 2.3.1自动控制理论基础……………………………………………………………….12 2.3.2 PID控制器……………………………………………………………………………………………….13 2.4系统开发平台介绍………………………………………………………………………15 2.4.1 2.4.2 2.4.3 DSP开发环境…………………………………………………_………………..15 LabVIEW开发环境………………………………………………………………16 MATLAB开发环境………………………………………………………………17 2.5本章小结…………………………………………………………………………………18 第3章惯性导航算法研究………………………………………………………19 3.1姿态解算表示方法………………………………………………………………………19 3.1.1欧拉角法…………………………………………………………………………..19 3.1.2四元数法………………………………………………………………………….19 3.1.3方向余弦矩阵法………………………………………………………………….19 .V- 万方数据 东北大学硕士学位论文 目录 3.2互补滤波算法……………………………………………………………………………22 3.2.1利用陀螺仪更新DCM……………………………………………………………23 3.2.2 DCM归一化………………………………………………………………………25 3.2.3对Yaw的校正……………………………………………………………………26 3.2.4对Pitch-Roll的校正………………………………………………………………28 3.2.5反馈控制器设计………………………………………………………………….30 3.2.6 MATLAB算法仿真………………………………………………………………3 1 3.3梯度下降算法……………………………………………………………………………33 3.4算法对比仿真……………………………………………………………………………34 3.4.1滤波效果对比……………………………………………………………………34 3.4.2运算效率对比……………………………………………………………………35 3.5本章小结…………………………………………………………………………………35 第4章飞行器控制算法研究………………………………………………………37 4.1控制器的引入……………………………………………………………………………37 4。1.1控制环的概念……….……………………………………………………………。37 4.1.2从自动控制理论探究设计控制器的必要性…………………………………….38 4.2基于PD的飞行器控制环设计………………………………………………………..38 4.3 PID控制输出的电机分配………………………………………………………………42 4.4本章小结………………………………………………………………………………….43 第5章飞行器软硬件平台设计与实现………………………………………45 5.1系统结构框架……………………………………………………………………………45 5.2系统硬件设计……………………………………………………………………………46 5.2.1飞行器控制板…………………………………………………………………….46 5.2.2 DSP控制模块…………………………………………………………………….47 5.2.3姿态传感器测量模块…………………………………………………………….50 5.2。4通讯系统模块…………………………………………………………………….52 5.2.5控制板电源模块………………………………………………………………….52 5.2.6电机驱动部分及其它

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