四旋翼直升機硬件設計與姿態(tài)、巡航控制算法實現.pdf

1、近年來隨著電子技術、微機電與微慣導的迅速發(fā)展，無人機技術得到了迅速發(fā)展。四旋翼直升機系統(tǒng)融合了剛體動力學、自動控制、多傳感器數據融合、電子與通信等多門學科和技術，成為一個研究熱點。四旋翼直升機憑借低速飛行，定點懸停，飛行靈活等諸多優(yōu)點，廣泛的應用于軍事與民事各領域。
　　論文搭建了四旋翼直升機機械結構平臺，設計并制作了主控制系統(tǒng)與電機調速控制系統(tǒng)的硬件電路，圍繞四旋翼直升機姿態(tài)、巡航的控制算法開展研究，針對驅動電機與控制系統(tǒng)，完成

2、了電機的啟動、換相與姿態(tài)角解算、控制算法，完成論文的目的。主要工作如下:
　　1.搭建四旋翼直升機機械平臺，選配測量傳感器，包括三軸加速度計、三軸陀螺儀、氣壓計、磁力計、GPS及無線調參串口，完成了主控制系統(tǒng)與傳感器硬件電路設計。
　　2.分析無刷無感直流電機的電磁特性，設計六臂全橋驅動電路、MOS管導通檢測電路、電機相線分壓檢測電路與中點電壓檢測電路，完成電機啟動算法與反電動勢換相算法，實現了電機調速控制。
　　3.

3、設計四元素互補濾波算法對系統(tǒng)進行姿態(tài)角解算，分別完成單環(huán)PID、串級PID控制算法與巡航控制算法，其中串級PID采用的是外環(huán)角度PI、內環(huán)角速度PID，經參數整定后實現四旋翼直升機姿態(tài)、巡航控制。
　　在系統(tǒng)調試中，解決了傳感器信息預處理、姿態(tài)數據干擾的去除、控制周期的優(yōu)化、PID參數的整定等問題。特別是針對電機高轉速下姿態(tài)數據干擾的去除，設計了滑動濾波器與卡爾曼濾波器結合的處理算法，獲得很好的效果。
　　實測結果，該四旋翼