基于SOPC的微型無人機飛行控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、四旋翼無人機由于其獨特的飛行性能，在軍事和民用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，目前已經(jīng)成為國際上的研究熱點。本文以四旋翼無人機為研究對象，研究了適用于它的導(dǎo)航和控制算法，并設(shè)計了基于SOPC的飛行控制系統(tǒng)。
　　分析了四旋翼飛行器空氣動力學(xué)特性和控制原理，并介紹了飛行控制系統(tǒng)的基本功能、基本原理和基本組成，從功能需求和性能要求出發(fā)，給出了飛行控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案、總體設(shè)計目標、硬件總體設(shè)計和軟件總體設(shè)計。
　　設(shè)計了以Cyclon

2、eⅡ系列EP2C8Q208C8N型號的FPGA芯片為主控器及其外圍電路，主要從各模塊的原理、元器件選型以及電路連接等方面，對傳感器模塊、無線通信模塊、狀態(tài)指示模塊和伺服模塊做了詳細的設(shè)計，并完成PCB板制作和系統(tǒng)抗干擾設(shè)計。
　　利用QuartusⅡ和SOPC Builder等軟件構(gòu)建基于FPGA芯片嵌入NiosⅡ軟核處理器的SOPC系統(tǒng)，完成了NiosⅡ處理器與傳感器模塊、遙控接收機、無線通信模塊、電機驅(qū)動模塊等之間的接口程序，

3、還設(shè)計了飛行管理模塊軟件，并詳細介紹了MAVLink數(shù)據(jù)通信協(xié)議。
　　在研究捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出了一種基于四元數(shù)擴展卡爾曼濾波器的無人機導(dǎo)航信息測量方案，將GPS、磁強計和氣壓高度計與捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)通過擴展卡爾曼濾波器進行數(shù)據(jù)融合，得到姿態(tài)、速度和位置等導(dǎo)航信息，并通過實驗驗證了導(dǎo)航算法的有效性。
　　在研究常規(guī)PID控制原理的基礎(chǔ)上，提出了基于模糊控制原理的PID參數(shù)自整定控制器，將系統(tǒng)的偏差與偏差變化率作為模糊