一種四旋翼無人機自動降落控制方法研究與設(shè)計.pdf

1、隨著慣性導航傳感器和嵌入式處理器技術(shù)的快速發(fā)展，近年來四旋翼無人機的高效、多功能化飛行控制已經(jīng)成為一個十分熱門的研究領(lǐng)域。四旋翼無人機自動降落控制是無人機飛行控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，對四旋翼無人機降落的穩(wěn)定性、安全性、實時性及可靠性起到至關(guān)重要的作用。因此，對四旋翼無人機的自動降落控制方法研究并探索改進控制方法具有重要的現(xiàn)實意義。本課題研究工作的目的是設(shè)計與實現(xiàn)四旋翼無人機自動降落控制系統(tǒng)，完成其硬件電路設(shè)計和相應軟件的開發(fā)，研究了無人

2、機姿態(tài)、飛行高度數(shù)據(jù)濾波算法，并在PID算法的基礎(chǔ)上發(fā)展了一種性能優(yōu)異的自動降落控制算法。
　　本文主要完成了以下幾個方面的研究工作:
　　(1)建立并研究了四旋翼無人機非線性動力學模型。根據(jù)四旋翼無人機結(jié)構(gòu)特性以及動力學特性，分析了無人機飛行的模態(tài)以及基本控制方式，為進一步研究無人機降落算法奠定了理論基礎(chǔ)。
　　(2)以工業(yè)級STM32F407VET6微控制器作為核心，設(shè)計出了四旋翼無人機自動降落控制系統(tǒng)樣機。給出了

3、各功能模塊詳細的電路設(shè)計，并對硬件電路設(shè)計進行了分析和技術(shù)總結(jié)。
　　(3)用KeilμVision4軟件開發(fā)平臺編寫了底層硬件驅(qū)動程序，完成了姿態(tài)和飛行高度的濾波及解算程序設(shè)計，開發(fā)了無人機自動降落控制應用程序。
　　(4)設(shè)計傳感器數(shù)據(jù)濾波算法，利用基于四元數(shù)的互補濾波姿態(tài)解算算法，實現(xiàn)了一種精度高、實時性好的四旋翼無人機姿態(tài)解算方法。
　　(5)研究了PID控制算法的理論和實現(xiàn)方法，結(jié)合四旋翼無人機的控制特點，發(fā)