基于STM32的有纜多旋翼飛行器控制系統(tǒng)研究.pdf

1、多旋翼飛行器不僅能夠像固定翼飛行器一樣多方向飛行，還能夠像直升機(jī)一樣懸停，使其在民用和軍事方面都得到了很好地應(yīng)用。但是，目前多旋翼存在的最大缺點是續(xù)航能力差，不能長期執(zhí)行任務(wù)。系留浮空器依靠自身的浮力實現(xiàn)在空中懸浮，系留纜繩可以使其固定到一點執(zhí)行任務(wù)，可以長時間不間斷的定點停泊高效工作，但是它的機(jī)動性較差，受外界環(huán)境影響較大。
　　綜合多旋翼飛行器和系留浮空器的特點，可以設(shè)計一款通過纜繩供電的有纜多旋翼飛行器，使其具有多旋翼飛行器

2、的機(jī)動性強(qiáng)、受外界環(huán)境干擾小、性價比高和系留浮空器連續(xù)長時間工作、維護(hù)方便的優(yōu)點。目前國內(nèi)關(guān)于有纜多旋翼飛行器的研究和應(yīng)用較少，本文以實現(xiàn)有纜多旋翼的懸停飛行為目標(biāo)，著重開展了一系列的研究工作。
　　首先，簡述了六旋翼飛行器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，接著分析了六旋翼飛行器的動力學(xué)特性，獲得了飛行器的旋轉(zhuǎn)和平移的動態(tài)方程，并對其數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了簡化。接下來對纜繩的受力和纜繩對機(jī)體的拉力進(jìn)行了分析，并在六旋翼飛行器動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上建立了有

3、纜六旋翼的簡化數(shù)學(xué)模型。
　　然后，根據(jù)飛行器的設(shè)計要求和任務(wù)需要，采用模塊化的設(shè)計理念，進(jìn)行了系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計。主要包括對所用到的主控制器和導(dǎo)航系統(tǒng)中的傳感器選型并選擇合適的濾波算法對傳感器采集的數(shù)據(jù)濾波融合后解算得到相關(guān)有效信息。再利用經(jīng)典PID和串級PID的控制算法設(shè)計出控制器，控制飛行器的姿態(tài)、高度和位置。另外選擇合適的電源和電纜設(shè)計了有纜多旋翼的供電系統(tǒng)。
　　最后，通過多次實驗整定得到了飛行器較好的參數(shù)。實驗