無人機(jī)飛行控制器設(shè)計(jì)及檢測與控制技術(shù)研究.pdf

1、無人機(jī)在軍民兩用領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用,進(jìn)行民用無人機(jī)飛行控制器設(shè)計(jì)及檢測與控制技術(shù)研究,具有理論意義、工程意義和經(jīng)濟(jì)意義.設(shè)計(jì)了飛行控制器嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件,該硬件內(nèi)核采用80C196KC單片機(jī)+PSD813的結(jié)構(gòu).對PSD(Programmable System Device)在控制器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用技術(shù)、單片機(jī)多串行口設(shè)計(jì)技術(shù)、硬件設(shè)計(jì)中的CPU任務(wù)量估計(jì)、CPU內(nèi)核端口配置和元器件選用等問題進(jìn)行了研究.提出了單片機(jī)多串行口設(shè)

2、計(jì)方案的選擇原則和CPU內(nèi)核端口的配置原則.在控制器軟件需求分析的基礎(chǔ)上,提出了具有遞階體系結(jié)構(gòu)的控制器軟件設(shè)計(jì)方案.設(shè)計(jì)了具有組織級、分析決策級、執(zhí)行級和支持級四個(gè)功能層次,具有飛控、測試和調(diào)參三種工作模式的控制器軟件系統(tǒng).提出了通訊協(xié)議的擴(kuò)展原則,在甲方協(xié)議的基礎(chǔ)上擴(kuò)展了控制器的遙測協(xié)議、測試協(xié)議和調(diào)參協(xié)議.研究了通訊軟件的實(shí)時(shí)性問題,利用就地幀識別和代碼優(yōu)化等技術(shù),設(shè)計(jì)了具有較強(qiáng)實(shí)時(shí)性的串行通訊接收程序.研究了程序設(shè)計(jì)中NMEA0

3、183格式數(shù)據(jù)的幀提取、和校驗(yàn)及解碼技術(shù),基于有限狀態(tài)機(jī)理論設(shè)計(jì)了NMEA0183格式數(shù)據(jù)的幀提取程序.提出了基于分時(shí)機(jī)制的8路PWM波軟件生成法.研究了利用GPS校準(zhǔn)零點(diǎn)、帶溫度補(bǔ)償?shù)臍鈮焊叨葴y量技術(shù),通過曲線擬合與數(shù)字濾波技術(shù),設(shè)計(jì)了具有較高分辨率的氣壓高度測量通道.介紹了三軸姿態(tài)傳感器HMR3000在系統(tǒng)中的應(yīng)用,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的接口電路和數(shù)字式濾波器.提出了基于GPS(Global Position System)和IGRF(Int

4、ernational Geomagnetic Reference Field)的無人機(jī)磁航向地磁偏角修正方案,使無人機(jī)能夠在全球范圍內(nèi)利用磁傳感器獲得子午線航向.給出了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的測量電路與計(jì)算方法.介紹了角速率補(bǔ)償器的辨識過程,得到了補(bǔ)償器的數(shù)學(xué)模型.研究了無人機(jī)的飛行控制技術(shù),利用根軌跡法設(shè)計(jì)了無人機(jī)的縱向與側(cè)向姿態(tài)保持控制律,設(shè)計(jì)了高度保持、航向保持、自動(dòng)油門及速度保持控制律.介紹了控制器設(shè)計(jì)中采用的可靠性保障措施和機(jī)內(nèi)自檢測系統(tǒng)