基于嵌入式的小型多旋翼飛行器及控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、多旋翼飛行器在民用以及軍用市場上具有獨(dú)特的優(yōu)勢以及巨大的應(yīng)用需求,推動了多旋翼飛行器的發(fā)展。本文主要研究多旋翼飛行器中的四旋翼飛行器,按照自主設(shè)計(jì)出來的樣機(jī),構(gòu)建起四旋翼飛行器的動力學(xué)模型;以嵌入式微控制器為核心構(gòu)成整個(gè)控制系統(tǒng)。飛行控制系統(tǒng)優(yōu)良與否對該飛行器飛行性能起到至關(guān)重要的作用。本文主要展開如下工作:
　　第一、建立了四旋翼飛行器的動力學(xué)模型。本文首先對四旋翼飛行器進(jìn)行了機(jī)械結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì),并且在動力學(xué)的基礎(chǔ)上,研究了旋翼的

2、空氣動力學(xué)模型,然后將這個(gè)動力學(xué)模型運(yùn)用到四旋翼飛行器動力學(xué)數(shù)學(xué)模型上來;在該模型建立起以后,選用四旋翼飛行器的構(gòu)件材料、結(jié)構(gòu)形式、驅(qū)動電機(jī)、控制算法等,對該飛行器進(jìn)行了多方面的設(shè)計(jì)開發(fā),同時(shí)開展了一系列的調(diào)試工作。
　　第二、基于嵌入式微控制器PIC18F458設(shè)計(jì)了四旋翼飛行器的硬件控制電路。建立了四旋翼飛行器飛行控制系統(tǒng)模型,并在研究了四旋翼飛行器控制算法的基礎(chǔ)上,基于嵌入式微控制器PIC18F458,設(shè)計(jì)了四旋翼飛行器的硬

3、件控制電路。該控制器的控制方式為多控制器分布式控制方式,上位機(jī)接受按鍵信號,并通過CAN總線將電機(jī)的轉(zhuǎn)速信息傳送給下位機(jī),下位機(jī)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速,兩者分工實(shí)現(xiàn)了對四旋翼飛行器的控制,使得這一個(gè)飛行控制系統(tǒng)的性能相對良好。
　　第三、通過在四旋翼飛行器控制系統(tǒng)軟件內(nèi)編寫RTOS系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了微控制器內(nèi)部任務(wù)分時(shí)復(fù)用。RTOS系統(tǒng)(Real Time Operating System)是微控制器上控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)使他們一致運(yùn)行的操作系統(tǒng)