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(终稿)四旋翼飞行控制器论文(软件).doc(最终版) (终稿)四旋翼飞行控制器论文(软件).doc(最终版)

格式:word 上传:2022-06-25 08:31:27

《(终稿)四旋翼飞行控制器论文(软件).doc(最终版)》修改意见稿

1、“.....更方便的实现了蓝牙通信的便捷之处。本次设计采用通信而非方式,主要考虑到在飞行器上安装蓝牙模块和安卓手机软件进行进行比较节约成本并且方便。如果要使用的方式,还需要另外制作遥控器,无疑为本次设计增加了工作了。而且本次制作的微型四旋翼控制器飞行距离有米就足够了,使用蓝牙转串口模块即可。图蓝牙模块实物图系统基本功能本次设计的制作目的是完成四旋翼飞行控制器系统的制作,需要确定系统模块的选择验证硬件模块的可行性以及飞行姿态算法的确定。所以本系统暂定仅需实现飞行器的基本飞行功能,并且由安卓手机控制飞行。其他实用功能,如航拍或者循迹按固定线路飞行完成所需动作等功能,均可在基本飞行功能实现后再进行外围扩展。本系统具体功能如下完成系统模块选择硬件电路设计飞行控制程序调试实现飞行器和安卓手机的通讯功能由安卓手机软件控制飞行器起飞和降落完成手机软件控制平移飞行动作......”

2、“.....如飞行器平面顺时针旋转和逆时针旋转。四旋翼飞行控制器的设计与制作第章方案论证系统控制模块的论证与选择单片机主要用于数据信息的运算处理转速的控制等,现有以下两种方案方案采用飞控方面较常使用的系列单片机。该芯片由意法半导体公司出品,是内核的位处理器。芯片拥有和运行速度,有定时器总线等多种功能,能够满足飞控要求。方案二采用单片机最小系统板作为核心模块,此单片机接口丰富,有个位模数转换器接口,信道的脉冲宽度调制,易于扩展外围电路,很强的高级中断功能带有追踪缓存的片上单线后台调试模式,稳定性高,可靠性高,控制能飞行,四旋翼飞行器系统的设计还是个不断改进的过程。在保证稳定飞行的基础上,还可以加入空翻功能,或者机载微型摄像头就行航拍,不过出于本设计遥控距离和载负载的能力,要实现上述功能可能需要有大型改动,方可实现......”

3、“.....以为软件开发环境,用陀螺仪和加速度计芯片采集姿态信息,根据采集到的数据分析飞行器姿态,从而控制飞行器稳定飞行。在外形设计方面,通过直接绘制蚀刻板图作为整机外形,降低飞行器的自身重量,以进步增强飞行的稳定性。在硬件方面,自行焊接电路板,包括核心控制模块电源管理模块电机驱动模块等,实践证明该电路板性能可靠外形优美。在软件方面,在开发环境中进行系统编程,通过串口采集并分析数据,用单片机控制电机,从而达到控制四旋翼飞行器飞行的目的。经过实际测试,使用超级蜂鸟软件控制飞行器,飞行器系统能够起飞并完成基本的飞行动作,向前后左右方向以及顺时针及逆时针旋转飞行。关键词四旋翼四元数四旋翼飞行控制器的设计与制作公司。本系统采用四轴模式,使用微控制器和陀螺仪加速度计芯片,经过蓝牙模块受控于安卓遥控软件超级蜂鸟......”

4、“.....姿态算法沿用最为流行的四元数和欧拉角姿态解算。硬件模块经过论证和实验可以满足飞行要求,电机模块使用管驱动直流电机,采用控制完美实现飞行。本系统旨在学习飞行控制理论,并经过实际动手制作验证,理论与预期结果相符。本论文主要包括以下几个方面第章系统的概述飞行器的飞行模式控制方式以及目标功能第二章论证与选择系统及硬件模块的可行性第三章重点介绍飞行控制理论,包括四元数和欧拉角理论知识第四章展示系统个各软件结构及流程第五章安卓飞控软件及通讯协议的介绍,以及本飞行器控制说明第六章对整个设计进行总结,以及展望飞行器可以附加的其他功能。西北师范大学本科毕业论文第章系统概述系统飞行模式四旋翼飞行器也称为四旋翼直升机,是种有个螺旋桨且螺旋桨呈十字形交叉的飞行器,可以搭配或者其它微型相机录制空中视频。四旋翼飞行器按照旋翼布置方式可分为十字模式和模式,如图所示。十字模式飞行简单......”

5、“.....但是动作灵活,并且可以安装向前的航拍设备。图两种四旋翼飞行器飞行模式本次四旋翼飞行控制器采用模式的设计,主要包含系统控制模块电源模块通信模块以及平衡姿态辅助控制模块。无线控制方式四旋翼飞行器需要无线模块进行接收地面站或者遥控设备的通讯控制信号,般情况下有两种无线控制方式可供选择方式和方式。是种无线技术,由于其频段处于之间,所以简称无线技术。无线技术具有低电压高效率,低成本双向高速数据传输,特小体积不需要外接天线,具有快速跳频,前向纠错,校验等功能,工作在全球开放的频段,免许可证使用。比较典型的应用就是遥控器,遥控距离超过米,适用于高空飞行及大型飞行器控制。蓝牙,是种支持设备短距离通信般内的无线电技术。能在包括移动电话无线耳机笔记本电脑相关外设等之间进行无线信息交换。十字模式前前模式四旋翼飞行......”

6、“.....又称四轴飞行器四旋翼直升机,简称四轴四旋翼。四轴飞行器的四个螺旋桨都是电机直连的简单机构,十字形的布局允许飞行器通过改变电机转速获得旋转机身的力,从而调整自身姿态。因为它固有的复杂性,历史上从未有大型的商用四轴飞行器。近年来得益于微机电控制技术的发展,稳定的四轴飞行器得到了广泛的关注,应用前景十分可观。国际上比较知名的四轴飞行器公司有中国大疆创新公司法国公司德国公司和美国设计了相关的调试函数,主要包括串口和定时模块。飞行器通过对自身姿态参数的提取......”

7、“.....再结合算法对电机值的输出进行恰当的分配,使飞行器在合适的误差范围内稳定飞行。系统软件流程图如图所示。图系统软件流程图其中,飞行器硬件模块包括主控模块单片机,工作频率。陀螺仪和加速度计开始系统初始化采集是否完成姿态计算电机输出数据采集四旋翼飞行控制器的设计与制作模块使用芯片采用通信模式和主控芯片进行数据交换,该芯片具有轴陀螺仪数据三轴加速度数据和温度数据,本系统不使用温度数据。该芯片是封装,手工焊接对焊接技术要求较高。蓝牙模块使用核心板,自己制作底板,通信距离达米范围。动力模块使用个空心杯电机,并使用型号沟道增强型管电路做为电机驱动,再加上个螺旋桨。电源模块见电源模块论证结果。系统控制流程图由系统整体软件结构流程图可以看出,本系统运行是由安卓软件经过蓝牙模块向飞行器发送姿态控制指令。飞行器主控制器接收指令后传给控制器控制个场效应管驱动电路,驱动电机进行输出......”

8、“.....由三轴陀螺仪和三轴加速度计构成的姿态测量系统采集到姿态数据以后,传给主控制器进行姿态解算,以纠正飞行器现行姿态,完成目标姿态动作。飞行器系统控制流程图如图所示图飞行器系统控制流程图飞行器控制器流程图四旋翼飞行器的飞行控制要求是在只有油门控制时飞行器保持水平状态垂姿态控制指令蓝牙模块三轴陀螺仪三轴加速度计姿态解算控制器场效应管电机场效应管电机场效应管电机场效应管电机姿态测量系统主控制器西北师范大学本科毕业论文直方向移动,在有其他指令时经过计算完成相关动作对应的输出值。控制器比例积分微分控制器是个在工业控制应用中常见的反馈回路部件,由比例单元积分单元和微分单元组成。本系统使用控制器进行飞行器的姿态控制,无需进行精确建模,模型图如图所示。以姿态欧拉角的期望值和计算值之差做为控制器的输入,每个电机的控制量都是三个控制器输手机软件和四旋翼控制器都必须遵守这通讯协议才可以成功通讯......”

9、“.....四旋翼飞行控制器的设计与制作第章总结与展望本设计以意法半导体的作为核心控制单元,用采集姿态信息,以完成四旋翼飞行控制器设计与制作。整个系统包括系统的硬件设计软件设计和外形设计。飞行器外形设计主要包括图形的设计电机与桨的安装电池的固定等硬件系统设计完成了电源模块电机驱动模块单片机模块等的电路设计和调试软件系统设计完成了各功能模块的算法及程序设计,包括姿态算法设计通信模块算法设计以及电机算法设计。所设计的系统经过测试,飞行器能够起飞并完成预期基本功能。飞行器外观如图所示图飞行器整体外观图在四旋翼飞行器系统的制作过程中,从对飞行器无所知开始,经过了查找资料设计结构焊接电路模型安装编写程序分析问题等,最后终于能够让飞行器稳定起飞并达到预期目标。在机械结构方面,分析了舵机转向系统的改进办法,以及在其他细节方面的优化。在电路电路设计方面,采用分模块思想......”

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