微型飞行器自主控制系统的研究及设计

摘要

该课题来源于十五国防预研项目——微型飞行器关键技术研究,具有极强的工程应用背景.旨在探讨微型飞行器的控制系统的一般性规律及系统结构与实现技术.作为工程化实际应用的一种尝试,针对某微小型飞行器研制了一套飞控与导航系统原理样机,并作了一些初步的试验.该文主要研究微型飞行器的自主控制系统,实现微型飞行器的自主飞行.考虑到固定翼微型飞行器技术相对较成熟,该文着重于固定翼微型飞行器控制系统的研究.该文先简单介绍了微型飞行器的发展概况,然后阐述微型飞行器的系统结构和气动特性,接着详细讨论微型器件,特别是传感器对微型飞行器的重要性及其应用.接着在此基础上讨论了微型飞行器的自主导航系统,研究采用传统的飞控理论和模糊控制理论来实现自主控制系统.并且在工程实际上作了尝试.具体针对某微小型飞行器,详细提出一种自主控制结构框架和控制方案.该方案采用GPS和磁罗盘组合导航,实现定点自主飞行.处理器采用8096单片机.该文详细地给出了该微小型飞行器的自主控制系统设计过程,及该自主控制系统的硬件实现和软件实现.并进行硬件调试和软件调试,给出初步的实验结果.最后进行了总结,并对微型飞行器的发展提了一点看法.

目录

文摘

英文文摘

第一章概述

1.1引言

1.2本课题的主要研究内容

1.3微型飞行器自主控制系统概述

1.4本文创新点

第二章微型飞行器自主控制系统的研究

2.1微型飞行器介绍

2.1.1微型飞行器的特点及发展现状

2.1.2微型飞行器的气动特性

2.1.3微型飞行器系统结构

2.1.4微型飞行器的控制要求

2.2微型飞行器的自主控制系统方案设计

2.2.1微型飞行器控制系统基本原理

2.2.2微型飞行器控制与导航系统结构

2.2.3微型飞行器控制律设计

2.3主要面临的一些技术问题

第三章某微小型飞行器自主控制系统设计与实现

3.1某微小型飞行器的气动特性

3.2自主控制系统设计

3.2.1控制系统结构设计

3.2.2飞行航段的定义及划分

3.2.3控制律的设计

3.3自主控制系统的实现

3.3.1控制系统的硬件实现

3.3.2控制系统的软件实现

3.3.3系统功能扩展实现

3.4实验及结果

第四章展望与未来

总结

参考文献

致谢

附录一系统电路图

附录二从板电路图