一种通用微型飞行控制器设计 105页

一种通用微型飞行控制器设计 105页

摘 要 微小型无人机(Micro／Mini UnmannedAerial Vehicle，M【，AV)在现代军事和国民经济中发 挥着越来越重要的作用。飞行控制器是无人机系统的核心，它自动采集无人机的各种飞行参数， 输出舵面／油门指令以控制无人机的姿态和轨迹，使无人机能在没有人工操纵干预的情况下自主 飞行，完成预定的任务。因此，研制高性能的飞行控制器对改善无人机的飞行性能以及提高任 务完成效率都具有重要的意义。 本文着重研究一种通用微型飞行控制器(General Micro Flight Controller，GMFC)，以适用 于小型／微型固定翼飞行器、旋翼飞行器、飞艇以及移动机器人的控制。论文的主要工作涉及 GMFC的硬件设计与软件实现，具体内容包括： 1)分析了微型飞行控制器在国内外的研究现状和发展趋势，根据任务需求和设计指标确定 一种通用型、微型化、低功耗、高性能、低成本的嵌入式微型飞行控制器的整体方案。 2)设计了基于ARM的通用微型飞行控制器的硬件系统，包括主控模块、惯性测量单元、 静压高度计、遥控信号接收单元、数据通信模块、电源模块、附加传感器模块等；完成了整个 控制器的PCB制作以及对所有电路的调试工作，使得系统运作正常。 3)研究了基于卡尔曼滤波算法的姿态参考系统，并对姿态参考系统的静态性能和动态性能 进行测试。 4)设计了小型四旋翼飞行器本体平台并对其进行动力学建模仿真； 5)在此基础上，结合四旋翼飞行器试验平台设计了飞行控制律，开发了GMFC的软件系 统，并开展物理实验验证。