斜十字飛行器姿態(tài)測量與控制方法的研究.pdf

1、四旋翼飛行器是一種性能穩(wěn)定、外形奇特具有垂直起降功能的無人機，在民用和軍事方面具有廣闊的應用前景。斜十字飛行器是常規(guī)四旋翼飛行器在結構上的變形，具有廣闊的視角范圍，更加適合于航拍。
　　通過對飛行器理論建模、姿態(tài)測量和控制方法的研究，設計出一款改進型無人機。論文完成的主要工作包括：
　　1、針對斜十字四旋翼物理（機體）模型，基于各種運動狀態(tài)下的受力分析，依據(jù)飛行原理，采用牛頓-歐拉模型完成了飛行器動力學建模。在MATLAB/

2、SIMULINK環(huán)境下對動力學模型進行了仿真驗證；
　　2、立足控制器、姿態(tài)采集、電機驅動等三大模塊，完成了飛行器控制系統(tǒng)整體架構和硬件電路設計。姿態(tài)采集由傳感器MPU6050、磁力計AK8975、氣壓計MS5611以及超聲波模塊完成，主控制器依據(jù)姿態(tài)采集數(shù)據(jù)完成遙控指令傳遞和電機轉速驅動；
　　3、開展了姿態(tài)測量研究。提出了一種滑動均值與牛頓插值相結合的平滑處理，對測量數(shù)據(jù)進行了初次濾波；采用磁力計、加速度計對陀螺儀數(shù)據(jù)進

3、行了互補濾波融合處理，利用一階龍格庫塔法完成姿態(tài)數(shù)據(jù)的更新，最后解算得到姿態(tài)信息；
　　4、對控制方法進行了研究。姿態(tài)方面設計了一種基于角速度和角度的串行PID控制算法；高度懸?？刂粕希岢隽艘环N具有前饋控制的串行PID低空控制方法和一種具有前饋控制的高空控制方法；
　　5、基于飛行器飛行實驗，進行了姿態(tài)測量與控制方法的實驗分析研究。通過俯仰、翻滾、偏航狀態(tài)下的飛行實驗，借助姿態(tài)數(shù)據(jù)的波形再現(xiàn)，完成了姿態(tài)測量的算法驗證；對姿