小型无人直升机实时控制系统实验平台设计与实现

发布时间：2023-05-30 22:05

　　如今,小型无人直升机已成为一个的研究热点。控制系统实验平台的设计为小型无人直升机的研究提供了便利。本课题针对控制系统实验平台进行设计,内容主要分为实时仿真硬件平台搭建、上位机软件设计以及姿态控制算法三大部分。在搭建小型无人直升机仿真硬件平台时,本课题选用具有实时性和丰富外围接口的单板仿真机AD7011-EVA作为核心,并搭配集成惯性测量单元的机载任务管理模块、无线通信模块以及执行舵机。在设计控制算法时,为了满足控制小型无人直升机姿态的设计要求,先对小型无人直升机进行数学建模,然后将小型无人直升机姿态控制器的设计化分为内、外环,设计了一种新式滑模的姿态控制算法,先利用MATLAB仿真,表明该控制算法能够很好地控制直升机的姿态,满足了要求,为后面半实物仿真奠定基础。在控制平台软件设计方面,本课题以硬件平台为基础,对建立的姿态控制模型进一步修改,利用与AD7011-EVA配套的Model Definition软件和Virtual Console软件对主机端和目标机端做了相关的软件设计。在搭建好的硬件平台上进行了半实物仿真,将传统PID控制方法和本文新式滑模控制方法的结果进行了对比分析。结果进...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题选题背景及其意义
    1.2 国内外的无人机平台研究现状及发展趋势
        1.2.1 国外的研究现状及发展趋势
        1.2.2 国内的研究现状及发展趋势
    1.3 本论文的主要内容
    1.4 本章小结
第2章 控制系统平台整体设计方案
    2.1 控制系统平台的介绍
    2.2 实时控制实验平台设计分析
    2.3 半实物仿真技术
    2.4 实时控制实验平台的总体设计
    2.5 本章小结
第3章 小型无人直升机的姿态控制方法研究
    3.1 小型无人直升机数学模型
        3.1.1 相关坐标系的定义
        3.1.2 无人直升机的受力分析
        3.1.3 小型无人直升机姿态动力学方程
    3.2 基于滑模控制的姿态控制
        3.2.1 PID控制
        3.2.2 滑模控制
    3.3 本章小结
第4章 基于AD7011-EVA半实物仿真平台搭建
    4.1 AD7011-EVA简述
        4.1.1 AD7011-EVA搭建控制系统的硬件环境
        4.1.2 基于AD7011-EVA的系统开发流程
    4.2 AD7011-EVA控制系统测试平台搭建
        4.2.1 AD7011-EVA的开发环境
        4.2.2 AD7011-EVA的初始化设置
        4.2.3 基于MATLAB/Simulink搭建模型
        4.2.4 AD7011-EVA上位机软件设置
    4.3 搭建PID控制和滑模系统的测试平台
    4.4 本章小结
第5章 实验结果及分析
    5.1 硬件平台调试
        5.1.1 串口通讯模块调试
        5.1.2 舵机驱动模块调试
    5.2 实验测试
    5.3 本章小结
结论
参考文献
附录 小型无人直升机模型的部分参数
致谢
攻读硕士期间科研成果



本文编号：3825121