1、扭矩实现对方向和速度的控制。四旋翼飞行器发展了近个世纪，从原来机械时代直径十几米长几米高的庞然大物，到当今电子时代直径几十厘米甚至更小的微型碟形飞行器。其实用性也从原来单纯的运载工具，发展为现在集军用商用民用多位体的无人驾驶工具。目前世界上存在的四旋翼飞行器基本上属于微型无人飞行器，般可以分为类遥控航模四旋翼飞行器小型四旋翼飞行器以及微型四旋翼飞行器。目前，国内的四旋翼飞行器的发展还处于初级发展阶段，缺乏独自的核心技术，能应用于专业领域的相关产品未大批量生产。国外的四旋翼因拥有悠久的科学文化历史和研发团体机构，加快了多旋翼飞行器发展。欧美发达国家四旋翼飞行器已投入了商业军事领域，获得了显著的效果。微小型四旋翼飞行器发展的关键技术迄今为止，微小型四旋翼飞行器基础理论与实验研究已取得较大进展，。
2、但要真正走向成熟与实用，还面临着诸多关键技术的挑战。最优化总体设计进行微小型四旋翼飞行器总体设计时，需要遵循以下原则重量轻尺寸小速度快能耗和成本低。但这几项原则相互之间存在着制约与矛盾，例如飞行器重量相同时，其尺寸与速度能耗成反比。因此，进行微小型四旋翼飞行器总体设计时，首先要根据性能和价格选择合适的机构材料，尽可能地减轻飞行器重量其次，需要综合考虑重量尺寸飞行速度和能耗等因素，确保实现总体设计的最优化。动力与能源动力装置包括旋翼微型直流电机减速箱光电码盘和电机驱动模块，能量由机载电池提供。微小型四旋翼飞行器的重量是影响其尺寸的主要因素，而动力与能源装置的重量在整个机体重量中占了很大比例。因此，研制更轻更高效的动力与能源装置是进步微小型化四旋翼飞行器的关键。另方面，动力装置产生升力时，消耗。
3、绝大部分机载能量。要提高飞行器的效率，关键在于提高动力装置的效率。除尽量提高机械传动效率外，还必须选择合适的电机与减速比在兼顾最大效率和最大输出功率两项指标的前提下将电机工作点配置在推荐运行区域内。数学模型的建立为实现对微小型四旋翼飞行器的有效控制，必须准确建立其在各种飞行状态下的数学模型。但是飞行过程中，它不仅同时受到多种物理效应的作用空气动力重力陀螺效应和旋翼惯量矩等，还很容易受到气流等外部环境的干扰。因此，很难建立有效可靠的动力学模型。此外，所使用的旋翼尺寸小质量轻易变形，很难获得准确的气动性能参数，也将直接影响模型的准确性。建立四旋翼数学模型时，还必须深入研究和解决低雷诺数条件下旋翼空气动力学问题。微型飞行器空气动力学特性与常规飞行器有很大的不同，当前许多空气动力学理论和分析工具均。
4、不适用，需要发展新的理论和研究手段。飞行控制微小型四旋翼飞行器是个具有六自由度位置与姿态和个控制输入旋翼转速的欠驱动系统，具有多变量非线性强耦合和干扰敏感的特性，使得飞行控制系统的设计变得非常困难。此外，控制器性能还将受到模型准确性和传感器精度的影响。姿态控制是整个飞行控制的关键，因为微小型四旋翼飞行器的姿态与位置存在直接耦合关系俯仰横滚直接引起机体向前后左右移动，如果能精确控制飞行器姿态，则采用控制律就足以实现其位置与速度控制。国际相关研究都着重进行了姿态控制器的设计与验证，结果表明尽管采用非线性控制律能够获得很好的仿真效果，但由于对模型准确性有很强的依赖，其实际控制效果反而不如。因此，研制既能精确控制飞行器姿态，又具有较强抗干扰和环境自适应能力的姿态控制器是微小型四旋翼飞行器飞行控制系。
5、研究的当务之急。本文的方案是以为主控芯片，利用加速度计惯性传感器和陀螺仪传感器形成系统飞控硬件模块，通过比例积分微分算法控制四旋翼进行控制操作外加摄像头，湿度传感器等传感器作为功能模块实现信息采集最后利用无线模块实现远距离全双工通信功能。论文内容安排本文以四旋翼无人飞行器系统为主体，分别从硬件和软件对整个设计方案详细介绍。具体的章节和各章的内容安排如下第章介绍本论文的研究意义，在四旋翼无人飞行器技术的现状和特点的基础上，确定了本文所做的主要工作。第二章介绍了系统的硬件设计，确定了系统功能和设计方案，详细介绍了器件的选择和各模块电路。第三章介绍了系统软件设计。第四章，配置使用方便，在之内传输稳定可靠。最终可实现上位机对其数据采集和实时操控。通过与模块通过串口连接，通过串口通信使得数据发送和接。
6、受能够快速进行。通讯方式采用的是异步串行通信，支持全双工串行通信，通过编程可以将位字节数据写入中，自动将改接的位二进制数变成串行数据，在不同时刻从引脚输出发送同时对于不同时刻从引脚输入的串行数据，自动变换成字节，可以编程读取后进行处理。上下位机通信协议如下下位机发送，上位机接收数据„„数据校验位上位机发送，下位机接收数据„„数据校验位电源电路电源设计利用电池输出电压进行转换得到。因为电池电量不够大，所以设计时候使用开关电源电路实现高转换效率输出得到电压，最后利用得到稳定电压给各个传感器供电，保证稳定工作。同时在为了节省飞行器空间，在电源电路板上实现等转接输出实现飞控控制和电池电压采集。图电源电路图电源电路第三章四旋翼无人飞行器系统软件设计四旋翼飞行器系统飞控软件设计四旋翼飞行器运动分析垂直。
7、动偏航运动俯仰运动前后运动滚转运动侧向运动图四旋翼运动姿态控制图四旋翼飞行器采用四个旋翼作为飞行的直接动力源，旋翼对称分布在机体的前后左右四个方向，四个旋翼处于同高度平面，且四个旋翼的结构和半径都相同，旋翼和旋翼逆时针旋转，旋翼和旋翼顺时针旋转，四个电机对称的安装在飞行器的支架端，支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。典型的传统直升机配备有个主转子和个尾浆。他们是通过控制舵机来改变螺旋桨的桨距角，从而控制直升机的姿态和位置。四旋翼飞行器与此不同，是通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置。由于飞行器是通过改变旋翼转速实现升力变化，这样会导致其动力不稳定，所以需要种能够长期确保稳定的控制方法。四旋翼飞行器是种六自由度的垂直起降机，因此非常适合静态和准。
8、静态条件下飞行。但是四旋翼飞行器只有四个输入力，同时却有六个状态输出，所以它又是种欠驱动系统。四旋翼飞行器数学建模四旋翼飞行器仿真器具有极为复杂的动力学特性和特殊的飞行姿态，其动力学特性随着飞行姿态而发生相应的变化，具有非线性多变量耦合的特点。本项目利用牛顿定律，刚体运动的欧拉公式和旋翼本身的空气动力学特性建立了飞行器的非线性数学模型。自主飞行控制算法的设计四旋翼飞行器是种六自由度的垂直起降机，因此非常适合静态和准静态条件下飞行，但是，四旋翼。
9、行器只有个输入量，同时却有个输出量，所以它又是种欠驱动系统。本项目对系统解耦合成俯仰，横滚和偏航三个轴的动作，分别对做了三个神经网络整定的控制，达到了让飞行器稳定飞行的目的。程序流程图开始初始化，配置各个模块打开定时器中断读取九轴姿态数据，进行数据融合，数据处理运算等待上位机指令接收上位机命令进行飞行结束电压低于，降落图程序流程图基于上位机软件设计介绍是种程序开发环境，由美国国家仪器公司研制开发，类似于和开发环境，但是与其他计算机语言的显著区别是其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而使用的是图形化编辑语言编写程序，产生的程序是框图的形式。软件是设计平台的核心，也是开发测量或控制系统的理想选择。开发环境集成了工程师和科学家快速构建各种应用所需的所有工具，旨在帮助工程师和科学家解决问。
10、题提高生产力和不断创新。尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。未来虚拟仪器研究的另个问题是各种标准仪器的互连及与计算机的连接。目前使用较多的是或协议。未来的仪器也应当是网络化的。是种图形化的编程语言的开发环境，它广泛地被工业界学术界和研究实验室所接受，视为个标准的数据采集和仪器控制软件。集成了与满足和协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用等软件标准的库函数。这是个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。图形化的程序语言，又称为语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程。
11、或框图。它尽可能利用了技术人员科学家工程师所熟悉的术语图标和概念，因此，是个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究设计测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。利用，可产生运行的可执行文件，它是个真正的位位编译器。像许多重要的软件样，提供了的多种版本。它主要的方便就是，个硬件的情况下，可以通过改变软件，就可以实现不同的仪器仪表的功能，非常方便，是相当于软件即硬件。现在的图形化主要是上层的系统，国内现在已经开发出图形化的单片机编程系统支持位的嵌入式系统，并且可以扩展的，不断完善中。基于上位机结构介绍利用设计上位机软件，在有限的时间里可以快速完成软件设计，实现四旋翼无人飞行系统的上位机数据采集远端控制波形。
12、显示重要数据显示和姿态显示等主要功能。通信数据解码波形显示和重要数据显示飞行器动态显示数据编码控制按键图上位机结构框图基于协议通信的简写，中译名为传输控制协议因特网互联协议，又名网络通讯协议，是最基本的协议国际互联网络的基础，由网络层的协议和传输层的协议组成。定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了层的层级结构，每层都呼叫它的下层所提供的协议来完成自己的需求。通俗而言负责发现传输的问题，有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而是给因特网的每台联网设备规定个地址。通信程序框图图程序框图数据解码通过之前所写的通信协议，按照此协议将通信数据中帧头和帧尾找到，再通过定的组合和拆分把有效的数据提取出来。为了编程方便舍弃了语言内部复杂连线。
参考资料：
1、该文档不包含其他附件(如表格、图纸)，本站只保证下载后内容跟在线阅读一样，不确保内容完整性，请务必认真阅读。
2、有的文档阅读时显示本站（www.woc88.com）水印的，下载后是没有本站水印的（仅在线阅读显示），请放心下载。
3、除PDF格式下载后需转换成word才能编辑，其他下载后均可以随意编辑、修改、打印。
4、有的标题标有”最新”、多篇，实质内容并不相符，下载内容以在线阅读为准，请认真阅读全文再下载。
5、该文档为会员上传，下载所得收益全部归上传者所有，若您对文档版权有异议，可联系客服认领，既往收入全部归您。
基于DSP的四旋翼无人飞行器设计毕业论文设计
