一種四旋翼無人機(jī)自動降落控制方法研究與設(shè)計.pdf

1、隨著慣性導(dǎo)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(jī)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(jī)自動降落控制是無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，對四旋翼無人機(jī)降落的穩(wěn)定性、安全性、實(shí)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(jī)的自動降落控制方法研究并探索改進(jìn)控制方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本課題研究工作的目的是設(shè)計與實(shí)現(xiàn)四旋翼無人機(jī)自動降落控制系統(tǒng)，完成其硬件電路設(shè)計和相應(yīng)軟件的開發(fā)，研究了無人

2、機(jī)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(jī)非線性動力學(xué)模型。根據(jù)四旋翼無人機(jī)結(jié)構(gòu)特性以及動力學(xué)特性，分析了無人機(jī)飛行的模態(tài)以及基本控制方式，為進(jìn)一步研究無人機(jī)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(jī)自動降落控制系統(tǒng)樣機(jī)。給出了

3、各功能模塊詳細(xì)的電路設(shè)計，并對硬件電路設(shè)計進(jìn)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(jī)自動降落控制應(yīng)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(bǔ)濾波姿態(tài)解算算法，實(shí)現(xiàn)了一種精度高、實(shí)時性好的四旋翼無人機(jī)姿態(tài)解算方法。
　　(5)研究了PID控制算法的理論和實(shí)現(xiàn)方法，結(jié)合四旋翼無人機(jī)的控制特點(diǎn)，發(fā)