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(基于ARM的四旋翼自主飞行控制系统的设计) (基于ARM的四旋翼自主飞行控制系统的设计)

格式:word 上传:2022-06-25 13:28:43

《(基于ARM的四旋翼自主飞行控制系统的设计)》修改意见稿

1、“.....按照产生原因可以分为放电噪声高频振荡噪声浪涌噪声等按照传到方式可以分为共模噪声和串模噪声按照波形可分为正弦波脉冲电压脉冲序列等四旋翼无人直升机控制系统的硬件系统包含多种元器件。硬件系统有供电的芯片供电的数字罗盘和供电的等。抗干扰措施加旁路电容有些是采用先进的工艺制造的,具有低耗高性能的特性。但是电路在每次跳跃时,会产生大电流,同时在供电电路产生个电流尖峰。这些因为跳变产生的假信号应该在写入感应电路前滤除掉。实际系统的设计中,在供电系统的不同位置,放置数个的小电容,以滤除电流尖峰。地线抗干扰的措施模拟电是由数字电产生的。事实上,数字电对模拟电的最大干扰是通过地线产生的系统中的功率电路直流电机驱动部分也会通过地线对信号电路产生很大的干扰。硬件布线中,强信号的地线和弱信号的地线分开......”

2、“.....使用欧姆电阻单点连接。时钟电路晶振可以为提供系统时钟,但是它同时也是个强干扰源。晶振的下拉电容放在离引脚比较近的位置可以减少其对其他器件的干扰。将模拟器件惯性传感器与其他数字元器件分开布局大电流电路电机驱动和其他小电流电路分开布局高频器件如时钟和低频电路如无线通信模块分开布局。转换部分抗干扰措施在模拟电路中加旁路电容可以减少供电噪声的进入任何没有使用的的输入引脚连接到模拟地上,以防模块从引脚的周围得到电压噪声确保任何数字信号引脚都不要连接到模拟地。在电路中,大部分芯片的每个电源引脚放置个去藕电容,防止工频干扰。系统软件设计软件总体设计四旋翼飞行器控制系统软件设计的总体目标是启动飞行控制系统的各个功能模块并使之正常工作,按照既定规划实现稳定飞行。由于四旋翼飞行器为六自由度的系统,而其控制量只有个,这就意味着被控量之间存在耦合关系......”

3、“.....用个控制量对个角位移量和个线位移量进行稳态控制。本次在得到四旋翼飞行器的动力学方程之后,适当地选取控制量,运用控制论中经典的控制算法对飞行器系统进行控制。飞行控制系统的中央控制模块主要完成系统初始化系统自检解算传感器数据导航信息解算执行控制算法计算并输出控制量等功能。控制模块选择使用管理控制任务的调度。是个专为嵌入式应用设计基于优先级调度的抢占式实时操作系统内核,它包含了任务调度任务管理时间管理任务间通信与同步等功能。各任务之间通过信号量和消息队列实现相互间的数据交换和同步。系统启动流程如图所示是否否图系统启动流程图四旋翼飞行器的软件系统的总流程如下图所示系统初始化,自检正常导航解算结束姿态控制结束开始中断处理否否是图软件系统总流程图由上图可以看出,整个软件系统分为主流程和中断处理两部分。中断处理部分的作用是解决低速外设和高速之间的通信问题......”

4、“.....系统进行初始化自检。如果系统各器件工作正常,则判断飞行模式,如果选择手动控制,则导航解算和自动控制程序将不执行。若是选择自动飞行,系统根据控制目标,自动完成飞行动作。图所示的流程图与小结中的软件总体各个软件模块是相对应的。其中系统初始化自检操作是由系统初始化模块传感器数据采集模块和无线通信模块共同完成导航解算操作由导航模块完成高度姿态控制是由控制模块完成中断处理部分由传感器数据采集模块和控制模块共同完成。数据采集模块开始系统初始化自检测试传感器数据测试电机的状态循环发送各种数据正常半分钟时间到自动导航解算手动控制处理数字罗盘数据周期中断中断结束结束高度姿态控制是否否提取声纳高电平时间中断提取控制指令无线接收中断改变声纳触发电平中断采样值存储内嵌个位的模拟数字转换器,每个有多达个外部通道。传感器模块中,罗盘的输出为数字信号......”

5、“.....需要进行模数转换变为数字量,才能进行下步处理。模数转换的核心器件是转换器,为了不增加系统开销,于是采用了的位转换器。角速率陀螺仪加速度计经过模数转换提取飞行器角速度和线加速信息数字罗盘通过串口通信提取航向信息。模块工作在同步采样模式下,可以同时采样角速率和线加速度,采样结果存放在的结果寄存器中。采样模块程序流程图如图所示。图模块程序流程图无线通信模块该模块主要用于飞行任务的接收和遥测信息图像数据的发送,该通讯模块由微处理器射频模块和天线组成,在地面站和机载平台之间形成沟通的桥梁。无线通信模块实现上位机对四旋翼飞行器的飞行控制和跟踪定位,实时与地面控制系统交换信息,接收地面控制系统传输的飞行控制指令信号向地面控制系统发送当前无人机实时飞行拍等任务,具有广阔的军事和民用前景......”

6、“.....马宏绪,王剑,王建文微小型四旋翼飞行器的研究现状与关键技术电光与控制王俊生,马宏绪,蔡文澜,税海涛,聂博文基于的小型四旋翼无人直升机控制方法研究弹箭与制导学报单海燕控制器在在四旋翼无人直升机飞行控制中的应用电光与控制杨明智,王敏四旋翼微型飞行器控制系统设计计算机测量与控制符冰,方宗德,侯宇种新型微旋翼飞行器的设计与控制航空制造技术洪森涛,金智慧,李志强四旋翼飞行器建模及姿态稳定性分析电光系统王树刚四旋翼直升机控制问题研究哈尔滨工业大学杨明智四旋翼飞行器自动驾驶仪设计南京航空航天大学宋丽君基于器件的航向姿态测量系统研究西北工业大学秦永元惯性导航北京科学出版社,聂博文微小型四旋翼飞行器建模与控制方法研究国防科技大学单海燕四旋翼无人直升机飞行控制技术研究南京航空航天大学孔维刚微型无人直升机飞行控制系统研究与设计南京理工大学袁信,郑谔著,捷联式惯性导航原理......”

7、“.....袁信,俞济详,陈哲编著,导航系统,北京航空工业出版社,年杜春雷,体系结构与编程,清华大学出版社,马忠梅等,嵌入式处理器结构与应用基础,北京航空航天大学出版社,周立功等,微控制器基础与实战,北京航空航天大学出版社,于明范书瑞曾祥烨,嵌入式系统设计与开发教程,电子工业出版社,李明,的移植过程及分析,电子设计应用,,吴旭光何红军,嵌入式操作系统原理与应用,化学工业出版社,吴军周转运,嵌入式系统应用基础与开发范例,人民邮电出版社,孙琼,嵌入式应用程序开发详解,人民邮电出版社,致谢首先诚挚的感谢导师薛晓,是他悉心的教导使我得以窥控制领域的深奥,不时的讨论并指点我正确的方向,使我从中获益匪浅。从毕业设计开始薛老师的责任心与认真的态度就直鼓舞着我,导师渊博的知识严谨的治学态度和废寝忘食的工作作风直是我的学习榜样,本论文的完成另外也得感谢实验室所有人员的大力协助。因为有他们的体谅及帮忙......”

8、“.....感谢众位同学的共同砥砺。感谢吴俊和戴志等人不厌其烦的帮助,且总能在我迷惘时为我解惑。他们在硬件设计方案过程中给我了很大的帮助,几个星期以来是他们的卓越的工作给了我很大的启发。可以说我的进步与成果与他们的无私帮助是分不开的。在我二十多年的生命中,父母始终是最关爱我的人,现在虽不能在我身边,但他们总是尽他们最大的努力为我创造良好的学习环境和生活条件,他们无私的爱和关怀,直是我最大的精神支柱,也让我在逆境中有信心。感谢父亲母亲,感谢他们赋予我生命和他们为我做的切。感谢室友对我在生活上的照顾,两年的共同生活使得我们亲如兄弟。最后感谢所有帮助我的人和所有给我关心支持的人。姿态数据等相应信息,以完成指定的飞行控制任务。通过接口与通信,将中的数据发送出去。控制发送数据,主要分为两个步骤是先向写入数据,二是控制发送数据。在执行过程中......”

9、“.....然后再控制发送地址和数据。中断入口关中断计算得出相应的物理量读取结果寄存器中的值开中断结束发送模式会自动产生字头和校验码,当发送过程完成后,数据准备好引脚通知数据发送完毕。的发送和接收流程如图和所示。否是是是否是否是否否是是是否图发送数据流程图图接收数据流程图电机控制模块的模块可以产生组路,同时每组路为互补。通过解算飞行姿态信息和路径规划输出控制量协调控制个电机,实现稳定飞行。的通用定时器产生输出,本次通过设置以下个寄存器来控制。初始化,模块装载和发送数据生成和前导码,并发送数据和置为前导码完成后置低启动发送待机否待机,接收部分上电接收部分检测载波,置为高正确正确置为高接收数据置为高为底从接收数据捕获比较模式寄存器,其模式设置位由位组成,若使用模式,则必须设置为。这两种模式的区别是输出电平的极性相反捕获比较使能寄存器......”

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