1、“.....在过程控制中使用控制器,他是应用最为广泛,并且原理非常简单的种自动控制器。调节器的三个控制参数没有相关性,参数整定的方法较为简单,但是需要耗费定量的时间去调整参数。控制器在对而待存在着滞后环节的系统时,有着很好的控制效果。而我们的四旋翼飞行器便存在着之后环节。控制器的结构可以很灵活的改动,例如控制,控制,纯比例控制等等。是比例积分微分的缩写,将偏差的比例积分和微分通过线性组合构成控制量,用这控制量对被控对象进行控制,这样的控制器称控制器。图控制系统原理图在部分场合中我们可以通过对系统进行理论建模,从而分析计算出的参数,这样得到的参数效果会很好。但是我们的四旋翼飞行器,甚至大多数时候我们无法对系统进行精确的建模。此时我们就需要用到凑试法来整定的参数。比例系数的增大会引起系统响应速度的加快,但是比例系数如果设定的过大,会使系统的超调变得很大......”。
2、“.....影响系统的稳定性。积分系数的增大会使系统的超调变小,减弱振荡环节。从而使系统的稳定性能得到提升,但是由于积分的存在会使系统消除静差的时间加长。微分时间的增大会使系统响应速度加快,并且减少系统的超调量,但是这样会使得系统抑制扰动的能力变差。四旋翼飞行器在飞行的过程中,突然受到风或者磁场的干扰,加速度传感器的数据就会失真,从而造成系统的不稳定。而角速度是由陀螺仪采集到的,陀螺仪的采集并不会受到这些环境变量的影响,所以应添加上角速度的控制。此旋翼飞行器在姿态控制上使用控制器,在位置计高度控制上使用控制器。比例调节使误差快速减小,而微分环节具有超前调节作用减小滞后,通过控制器使飞行器姿态得到稳定。在高度控制上控制可消除余差使飞行器高度固定,稳定飞行能力得到提升。测试与分析姿态解析测试通过串口将所得到的和数据发送到机选择开源的作为上位机可以进行调试和学习......”。
3、“.....下图是陀螺仪和加速度计的上位机仿真图形,可做出姿态动作并演示。通过对比发现所得到和正确,可以准确的表达出飞行器的姿态。下图和为飞行器姿态演示效果图和仿真波形图。图飞行器姿态演示效果图图仿真波形图飞行控制测试为测量四轴飞行器的实地飞行效果与参数,本文对本项目研制的四轴飞行器进行了多次实地飞行试验。测试中飞行器基本可保持稳定飞行,俯仰角横滚角偏差在度以内。控制系统的应用验证了控制的有效性。飞行试验表明,控制器可以控制四轴飞行器稳定地完成各种飞行姿态。以下为飞行器飞行效果图。下图和为成果图和悬停图。图成果图图悬停总结与展望四轴无人机的发展历史达个世纪之久,但其早期的发展却十分缓慢,知道单片机的普及才使得四轴无人机在近几年得到突飞猛进的发展。其实际应用价值和广阔前景已经越来越受到重视,同时各大高校和公司都展现了浓厚的兴趣和深入的研究。虽然无人机的关键技术已经得到了解决......”。
4、“.....在开始控制器参数选择设计时进行数学探究与数学建模在中学中学习的重要性,知道了什么是数学建模,数学建模就是把个具体的实际问题转化为个数学问题,然后用数学方法去解决它,之后再把它放回到实际当中去。四轴飞行器在飞行过程中,其飞行姿态将动态变化,即使保持电机转速不变也不能使飞行器稳定在固定姿态,因此需要不断的对电机转速进行调整,使飞行姿态逼近期望姿态,控制器即实现将期望姿态与实际姿态之间的误差解算为电机控制量的过程。从模型到程序设计及最后的电机输出可以看出,再复杂的执行过程都可以经过简单的数学模型表示出来。将输出值融合到四个电机问题源于实际应用当中,了解和经历解决实际问题的过程,并且从已有的经验想办法解决问题。真正上手后发现并不用基于互补滤波或是卡尔曼滤波算法也能将三轴数据解给......”。
5、“.....在探索学习过程中感受到了数学的实用价值,获得了良好的情感体验。首先就是四轴无人机对于在校大学生大多数是个崭新的东西。开始写项目申请书的时候提出的解决方案不是很实用,实际验证起来有点困难。经过制作板焊接元件才体会到了硬件制作的辛苦。当个版飞控做出来时发现有设计缺陷,为了安全性和稳定性的考虑采用更换了开源的飞控。这样要有个尝试之后发现效果喜人,飞行稳定性很高。在这过程中,不断地查询资料询问导师来获取信息,在老师的帮助下,组员的合作下终于才把项目做出来。对于控制器,也有了点小思考。飞行器在飞行过程中,其飞行姿态将动态变化,即使保持电机转速不变也不能使飞行器稳定在固定姿态,因此需要不断的对电机转速进行调整,使飞行姿态逼近期望姿态,控制器即实现将期望姿态与实际姿态之间的误差解算为电机控制量的过程。调节首先要明白最基本三项的意义是回复力是系统平衡的主力,是阻尼力,始终是抑制作用......”。
6、“.....所以只能是辅助般从开始调节时候首先要找到临界震荡点,要学会便是系统临界震荡点的特点,不同系统临界状态可能不同。不定就比大,切不可经验主义,切遵循实际,多尝试可能性调节最麻烦的就是会产生震荡,只要参数不合适都会产生震荡,初学者往往心急不知如何下手,其实是不同参数不合适而产生的震荡都有所区别,要细心观察,最好是能看输,被调量,设定值三者的曲线图,通过图来对比特征曲线得出震荡产生的原因,关于曲线特征判别我推荐下面附件中的篇文献。调节参数定要心平气和,切莫急躁,多多尝试,平静的心态是在调时很重要,能让脑子清醒的看清问题。参数选择刚开始不知道大致范围时参数尝试变化范围可以大点。确定范围后就要耐心的点点的加。调节最好能看曲线图,判别特征曲线,又曲线来看特征比直接看物体表现好得多。本次设计使用的超声波传感器,仅能用于在平地实现定高悬停......”。
7、“.....并完成数据融合使所获得的高度能够更加准确。相信在以后四旋翼飞行器的应用还会更加广泛,更加普遍,在各个领域发挥出它的魅力。致谢本次毕业设计是在郁海华和杨文博老师精心指导和大力支持下完成的。郁老师和杨老师以其严谨求实的治学态度高度的敬业精神兢兢业业孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。他渊博的知识开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。再遇到问题是,老师们总能给我详细的解析,并且扩展性的讲解跟多的问题。同时,在此次毕业设计过程中我也学到了许多了关于嵌入式芯片和传感器方面的知识,理论知识有了很大的提高。最后对关心帮助我的老师和同学表示衷心的感谢。参考文献鲍齐克,凌云旦数字滤波和卡尔曼滤波北京科学出版社,刘火良库开发实战指南北京机械工业出版社......”。
8、“.....曾勇四旋翼飞行器容错控制系统设计与实现四川电子科技大学,凌金福四旋翼飞行器飞行控制算法的研究江西南昌大学,刘峰,吕强,王国胜四轴飞行器姿态控制系统设计计算机测量与控制,张广玉,张洪涛,李隆球四旋翼微型飞行器设计哈尔滨理工大学学报,韩志凤,李荣冰,刘建业小型四旋翼飞行器动力学模型优化控制工程,姜强等四旋翼飞行器姿态航向参考系统设计与实现控制工程,聂博文等微小型四旋翼飞行器的研究现状与关键技术电光与控制王小莉面向桥梁检测的四旋翼飞行器控制系统研究重庆重庆交通大学,谭广超四旋翼飞行器姿态控制系统的设计与实现辽宁大连理工大学,,,,附录,为三种压电式加速度计容感式加速度计热感式加速度计。压电式加速度计内部有个质量块,此质量块被个刚体支架支撑着,质量块在运动的时候会产生压里。此时刚体就会发生形变,通过形变量将加速度力转换为电信号。容感式加速度计......”。
9、“.....使其内部平板电容器的相对面积和相对距离发生改变。通过电容个变化量来测量加速度量。热感式加速度计内部就没有质量块的存在了,通过对密闭气腔中的气体加热,在运动的时候热气团的运动会引起热场的变化,通过四周的温度传感器测量热场的变化从而计算出加速度的值。因为压电式加速度计内部的质量块有刚体的支撑,在静态的情况下基本没有形变量,所以对于静态的加速度没有办法的到很好的测量。而容感式和热感式,在静态的情况下也能够测量到加速度值,当然动态的加速度值三种方式则都可以测量到。对于飞行姿态的检测我采用了。免除了组合陀螺仪与加速计时存在的轴差问题,减少了大量的包装空间。它将三轴陀螺仪以及三轴加速度计融合在起封装子啊个小小的芯片内,并且内置数字运动处理器,可能够通过接口连接其他的数字传感器,譬如磁力计。在经过扩展之后能够使用它的接口或接口输出个轴数字信号......”。
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