基于數字信號處理器(DSP)的四旋翼無人機自主控制系統(tǒng)研究.pdf

1、四旋翼無人機是一種結構簡單、性能卓越的垂直起降式飛行器,具有操作性好、機動性強、靈活性高的優(yōu)點,具有廣闊的軍事和民用前景。它是一個具有四個輸入、六個輸出的欠驅動系統(tǒng),同時還是一個多變量、強耦合、靜不穩(wěn)定的非線性系統(tǒng)。盡管與固定翼無人機相比,四旋翼無人機的控制更加復雜,技術水平還不夠成熟,但它憑借自身擁有的優(yōu)勢,吸引了國內外廣大研究人員的高度關注,成為了當今世界多個領域發(fā)展研究的熱點課題之一。
　　本文將四旋翼無人機作為研究對象,基

2、于數字信號處理器(DSP),設計了一套四旋翼無人機自主飛行控制系統(tǒng)實驗平臺,完成了相關軟硬件的設計和調試,進行了自主飛行控制算法的設計與實現研究。主要完成的研究工作包括:微控制器系統(tǒng)設計、直流無刷電機驅動控制設計、傳感器數據采集與處理技術、自主飛行控制設計等。最終實現了四旋翼無人機自主懸停控制,包括滾轉角、俯仰角、偏航角和高度共四個自由度的自動控制。本文主要進行了以下三個方面的研究:
　　首先,根據四旋翼無人機自主飛行控制系統(tǒng)的整

3、體架構,完成了系統(tǒng)的軟硬件設計,包括元器件選型、硬件電路設計、接口通信設計等,并進行了大量的調試,解決了硬件和程序設計中存在的問題。
　　其次,通過實驗的方法測量得到了四旋翼無人機的升力系數和轉矩系數,為控制算法提供了模型參數,并設計了驅動器的開環(huán)控制方法?；谒男頍o人機的非線性動態(tài)模型,經過反饋線性化后將六自由度系統(tǒng)被分解為兩個線性子系統(tǒng),分為內環(huán)姿態(tài)子系統(tǒng)和外環(huán)位置子系統(tǒng),兩者由一個非線性耦合項連接。針對內外環(huán)子系統(tǒng)分別設計