畢業(yè)論文基于arm的四旋翼自主飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-05-16 18:56 本頁(yè)面
【正文】 用 MEMS DSP最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和電路抗干擾的措施。軟件 行介紹。 高飛 行控制硬件系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性。在 ARM Linux操作 7 MAV 括機(jī)載計(jì)算機(jī)和 MEMS 傳感器等。基于 ARM 括 ARM UART、 SPI、 JTAG等接口電路的 PWM 感器 的使用、 A/D 幾年的大學(xué)學(xué)習(xí)使得我掌握 ARM單片機(jī)的基本知識(shí)和編寫(xiě) ARM Linux 環(huán)境下的設(shè)備 2控制系統(tǒng)工作原理和結(jié)構(gòu)框圖 四旋翼自主飛行器的工作原理 四旋翼直升機(jī)有 46 x、 y、 z ( )。四旋翼直升機(jī)通過(guò)調(diào) 節(jié)對(duì)角線上旋翼的轉(zhuǎn)速來(lái)改變姿態(tài)。四旋翼飛行器上下的垂直運(yùn)動(dòng)是通過(guò) 4個(gè)旋翼同時(shí) 4 水平面內(nèi)的前后運(yùn)動(dòng)是在旋翼 2 4 翼 3 2 4 1 3 通過(guò)組 翼飛行器飛行原理如圖 1所示 圖 1 四旋翼飛行器飛行原理示意圖 四旋翼直升機(jī)獨(dú)特的機(jī)械結(jié)構(gòu)決定了它可以通過(guò)只改變旋翼轉(zhuǎn)速的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)俯 8 轉(zhuǎn)力矩必須保持恒定。 (l)垂直升降與懸停 : 。 實(shí)現(xiàn)懸停。垂直升降與懸停的控制方式如圖 2所示 : 圖 2垂直升降與懸停原理圖 (2)橫向飛行與俯仰運(yùn)動(dòng) : 減機(jī) 3 所示 : 圖 3 橫向飛行與俯仰運(yùn)動(dòng)原理圖 (3)水平旋轉(zhuǎn) : 9 逆時(shí)針的水平旋轉(zhuǎn)。水平旋轉(zhuǎn)的控制方式如圖 4 所示 圖 4 水平旋轉(zhuǎn)的原理圖 4 三個(gè)獨(dú)立的通道 (偏航、俯仰、橫滾 ) PID 而保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定 .姿態(tài)控制系統(tǒng)原理圖如圖 5所示 圖 5 姿態(tài)控制系統(tǒng)原理圖 本體 機(jī)架和平臺(tái)是可行的。而且可以根據(jù)自身的條件和四旋翼飛行器功能的要求來(lái)選擇合適 10 從而調(diào)整飛行器的姿態(tài)和位置。 :具 態(tài)飛行。這些優(yōu)點(diǎn)決定了旋翼飛行器比固定翼無(wú)人機(jī)具有更廣闊的應(yīng)用前景。而在旋翼 飛 們的關(guān)注。飛行器本體如圖 6所示 圖 6 四旋翼飛行器本體圖形 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo) 處理速度慢等問(wèn)題。本研究硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)使用 ARM 11 MEMS 擾性。 5 30 0到 360 1 2 3 4 5 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小型四旋翼飛行器控 信息采集與檢測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸和系統(tǒng)控制等。 四旋翼飛行器的飛行控制系統(tǒng)通常由傳感器測(cè)量裝置、主控制器和驅(qū)動(dòng)電機(jī) 反饋回來(lái)的狀態(tài)信息、預(yù)先給定的狀態(tài)和現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線輸入的控制指令信息進(jìn)行處 制系統(tǒng)根據(jù)控制算法處理結(jié)果輸出 4路 PWM 力距來(lái)穩(wěn)定飛行姿態(tài)。整個(gè)四旋翼飛行器控制系統(tǒng)主要分為機(jī)載控制部分和地面控制部 分。機(jī)載部分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 7所示。 S3C2440 陀螺儀 三軸加速度 計(jì) 數(shù)字羅盤(pán) 無(wú)線通信模塊 電機(jī) 驅(qū)動(dòng) 12 圖 7機(jī)載部分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 需要 RC接收機(jī)、 MTiG單元、 ARM嵌入式控制器、 AVR單片機(jī)以 PC 其中地面站 PC 翼飛行器自主控制系統(tǒng)如圖 8所示 圖 8四旋翼飛行器自主控制系統(tǒng)原理圖 本系統(tǒng)的 ARM嵌入式主控制器實(shí)現(xiàn)的1 MTiG 2 3 WIFI 飛行器的狀態(tài)信息。 AVR AVR ARM嵌 入式控制器得出數(shù)字型的控制量后通過(guò)串口發(fā)送給 AVR RCMTI G 電子調(diào)速器 信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊 ARM嵌入 式控制器 AVR單片機(jī) 地面站 RC遙控器 RC接收機(jī) 地面部分 機(jī)載部分 包括手動(dòng)自 動(dòng)切換通道 M4 M1 M2 M3 13 接收機(jī)發(fā)出的 PWM RC接收機(jī)的 第 7 時(shí)的安全性。 硬件總體設(shè)計(jì) 四旋翼自主 軟件出的 PWM 體狀態(tài)數(shù)據(jù)給地面站。微型飛行器自主飛行控制硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵是針對(duì) MAV 姿態(tài)穩(wěn) MEMS傳感器、 分主要功能介紹如下。四旋翼飛行器硬件結(jié)構(gòu)如圖 9所示 供電 供電 供 信息 電 信息 信息 信息 機(jī)體平臺(tái) 圖 9 四旋翼飛行器硬件結(jié)構(gòu)圖 1還包括電機(jī)、減速齒輪和 螺旋槳組成的推進(jìn)組。 2 和數(shù) 3 統(tǒng)的重要組成部分。 電 源 模塊 通 訊 模塊 推 進(jìn) 組 數(shù) 據(jù) 處 理 模塊 控 制 器 傳感器模 塊 14 4 5 (或自動(dòng) )完成數(shù)據(jù) 6 為 所示的六個(gè)模塊。圖 10 四旋翼飛行器軟件結(jié)構(gòu)圖 圖 10 四旋翼飛行器軟件結(jié)構(gòu)圖 1 2 3 A/D采樣的濾波、字符串與整 形和浮點(diǎn)型之間的互換、數(shù)字羅盤(pán)的信息提取等等。 4 統(tǒng)控制所需的位姿信息。 5 6 硬件系統(tǒng)方案論證 系統(tǒng)初始 化 模塊 傳感器數(shù)據(jù) 采集模塊 導(dǎo)航模塊 數(shù)據(jù)處理模塊 無(wú)線通信模塊 控制模塊 15
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