四旋翼直升機(jī)硬件設(shè)計(jì)與姿態(tài)、巡航控制算法實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來(lái)隨著電子技術(shù)、微機(jī)電與微慣導(dǎo)的迅速發(fā)展，無(wú)人機(jī)技術(shù)得到了迅速發(fā)展。四旋翼直升機(jī)系統(tǒng)融合了剛體動(dòng)力學(xué)、自動(dòng)控制、多傳感器數(shù)據(jù)融合、電子與通信等多門(mén)學(xué)科和技術(shù)，成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。四旋翼直升機(jī)憑借低速飛行，定點(diǎn)懸停，飛行靈活等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用于軍事與民事各領(lǐng)域。
　　論文搭建了四旋翼直升機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)平臺(tái)，設(shè)計(jì)并制作了主控制系統(tǒng)與電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的硬件電路，圍繞四旋翼直升機(jī)姿態(tài)、巡航的控制算法開(kāi)展研究，針對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與控制系統(tǒng)，完成

2、了電機(jī)的啟動(dòng)、換相與姿態(tài)角解算、控制算法，完成論文的目的。主要工作如下:
　　1.搭建四旋翼直升機(jī)機(jī)械平臺(tái)，選配測(cè)量傳感器，包括三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀、氣壓計(jì)、磁力計(jì)、GPS及無(wú)線調(diào)參串口，完成了主控制系統(tǒng)與傳感器硬件電路設(shè)計(jì)。
　　2.分析無(wú)刷無(wú)感直流電機(jī)的電磁特性，設(shè)計(jì)六臂全橋驅(qū)動(dòng)電路、MOS管導(dǎo)通檢測(cè)電路、電機(jī)相線分壓檢測(cè)電路與中點(diǎn)電壓檢測(cè)電路，完成電機(jī)啟動(dòng)算法與反電動(dòng)勢(shì)換相算法，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)調(diào)速控制。
　　3.

3、設(shè)計(jì)四元素互補(bǔ)濾波算法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行姿態(tài)角解算，分別完成單環(huán)PID、串級(jí)PID控制算法與巡航控制算法，其中串級(jí)PID采用的是外環(huán)角度PI、內(nèi)環(huán)角速度PID，經(jīng)參數(shù)整定后實(shí)現(xiàn)四旋翼直升機(jī)姿態(tài)、巡航控制。
　　在系統(tǒng)調(diào)試中，解決了傳感器信息預(yù)處理、姿態(tài)數(shù)據(jù)干擾的去除、控制周期的優(yōu)化、PID參數(shù)的整定等問(wèn)題。特別是針對(duì)電機(jī)高轉(zhuǎn)速下姿態(tài)數(shù)據(jù)干擾的去除，設(shè)計(jì)了滑動(dòng)濾波器與卡爾曼濾波器結(jié)合的處理算法，獲得很好的效果。
　　實(shí)測(cè)結(jié)果，該四旋翼