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小型无人机自动驾驶仪分析与设计

张志栋  
【摘要】:小型无人机在生产制造、使用成本方面,以及操作简便,任务实施灵活等方面具有不可否认的优势,而人们对于小型无人机飞行任务的要求不再是传统的稳定安全这么简单,飞行控制过程的自动化程度加强,飞行性能的进一步提高一直是人们梦寐以求的追求,小型无人机技术的不断进步与逐渐成熟的实践应用必将对自动驾驶系统设计提供更多的动力。本文在分析飞行理论的基础上设计了一种基于遗传算法求解最优参数的二次型控制算法,并设计了一套满足基本飞行控制任务的小型无人机自动驾驶仪硬件平台。本文分析了无人机建模的基本原理,介绍了涡格法的基本理论,采用了实用化的基于气动估算的建模手段建立了所研究的小型无人机机理模型,之后将参数分析与系统仿真结合对无人机性能做了初步分析。之后,在分析了二次型方法与遗传算法的特点的基础上设计了飞行控制律,给出了算法设计流程图,设计出控制参数后通过仿真分析了其控制性能。最后本文在分析控制需求的基础上搭建了一套控制系统硬件系统,选用MTI-G作为传感测量单元,TMS320F2808作为处理芯片,同时在CCS平台设计和编写了控制算法的核心程序,在MATLAB平台编写了数据处理程序,可以用于本文所需要的飞行数据采集以及飞行控制功能测试。


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