基于無刷電機的共軸雙旋翼飛行器控制.pdf

1、共軸雙旋翼飛行器因其結(jié)構(gòu)緊湊、懸停效率高、操縱性好等特點，被廣泛應(yīng)用到軍事和民用上。為了使其可以在相對狹小的空間內(nèi)達到理想的飛行效果并且具有良好的機動性能，對共軸雙旋翼飛行器的控制性能提出了更高的要求。因此，本文以無刷直流電機控制為基礎(chǔ)，對共軸雙旋翼飛行器飛行姿態(tài)控制展開研究。
　　基于共軸雙旋翼飛行器的性能要求，本文選取帶有霍爾傳感器的無刷直流電機作為共軸雙旋翼飛行器的驅(qū)動裝置。在詳細論述無刷直流電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上

2、，建立無刷直流電機的數(shù)學模型。采用轉(zhuǎn)速-電流雙閉環(huán)控制策略，利用 Matlab7.10.0/Simulink搭建了經(jīng)典的無刷直流電機轉(zhuǎn)速-電流雙閉環(huán)調(diào)速模型，其仿真結(jié)果表明該控制策略具有較好的靜、動態(tài)性能。
　　基于無刷直流電機轉(zhuǎn)速-電流雙閉環(huán)調(diào)速模型，對無刷直流電動機的硬件部分和軟件部分加以設(shè)計。首先，硬件部分選用IAP15F58S4單片機作為驅(qū)動電機的控制芯片，采用Altium Designer軟件對無刷直流電機的硬件電路進行

3、設(shè)計，包括功率驅(qū)動電路、轉(zhuǎn)速檢測電路、電流檢測及保護電路、系統(tǒng)工作電源電壓電路、主控芯片及外圍電路等。然后，軟件部分采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計思想進行開發(fā)，包括主程序、中斷程序、PWM波產(chǎn)生程序等。最后，在實驗平臺上進行無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)測試，充分驗證了基于無刷直流電機的轉(zhuǎn)速-電流雙閉環(huán)控制策略的可行性和可靠性。
　　基于共軸雙旋翼飛行器的飛行控制要求，在充分掌握共軸雙旋翼飛行器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和運動規(guī)律的基礎(chǔ)上，根據(jù)剛體力學和運動

4、學的理論知識，采用簡化模型的方法建立了共軸雙旋翼飛行器非線性動力學模型，為其飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計提供了相關(guān)依據(jù)。
　　基于共軸雙旋翼飛行器的非線性動力學模型，為了提高共軸雙旋翼飛行器姿態(tài)控制精度和穩(wěn)定性能，提出了一種帶自動修正因子的模糊 PID控制方法對共軸雙旋翼飛行器的飛行姿態(tài)加以控制，并對共軸雙旋翼飛行器的縱向、航向、橫側(cè)向三個姿態(tài)通道進行控制實驗，實驗結(jié)果表明所提方法能夠迅速減小姿態(tài)角偏差，改善了系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性，有效的提高