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《华北水利水电大学》 2017年
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自主无人飞行器研制与循迹关键技术研究

王琪  
【摘要】:四旋翼飞行器是一种体积小巧的飞行平台,其机体结构简单,易于控制,成本低廉,功能强大且对飞行环境场地要求不高,非常适宜于城市内飞行。随着科技的进步与我国市场经济的迅速发展,四旋翼飞行器及其相关产业得到迅速发展,广泛服务于我国的军事和民用的相关领域。本文提出了一种四旋翼飞行器的实现方案,包括其理论建模和硬件实现,而且针对飞行器的实际工作情况提出一种循迹方案,提高飞行器的实际使用价值。本文首先介绍了四旋翼飞行器在国内外的研究现状,包括其发展历史、研究成果和四旋翼飞行器的市场现状,依照其飞行特点,建立相关的数学模型并加以分析,主要解决飞行器的自动控制问题和姿态控制算法,依据数学分析给出飞行器的运动控制方程和相关的姿态解算方程。其次本文根据实际条件提出一种四旋翼飞行器的实现方案,基于嵌入式处理器ARM系列芯片的飞行控制系统,采用主控制芯片为ARM系列的STM32F407,它采用独创的ARM Cortex-M4架构,拥有强大的浮点运算能力和DSP功能模块。文章以此芯片为核心,设计一些列飞行器外设,共同组成飞行器的硬件系统。飞行器设计基于模块化思想,其开发速度得到提升的同时减小了后期维护与升级的难度,各个模块之间的功能相对独立且互不干扰,减小了飞行器的开发难度提高了效率。飞行器的硬件架构主要包括了主控制器、遥控装置、高度传感器、姿态传感器、避障装置和搭载的云台相机等组成。硬件系统本身还加载了电池电源管理功能及静电保护、过压过流保护等措施。飞行器的执行装置是机架上搭载的四个无刷电机,通过控制这四个电机的转速与方向来完成各种飞行动作。依托硬件平台,本文在最后提出飞行器循迹,利用硬件平台和相应算法配合,实现特定条件下的自主飞行,在理论探索与生活实践中具有重要实际意义。
【学位授予单位】:华北水利水电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:V279

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
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【共引文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级参考文献】
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4 郭俊贤 曾菊敏;飞旋之翼[N];中国航空报;2004年
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