基于STM32的有纜多旋翼飛行器控制系統(tǒng)研究.pdf

1、多旋翼飛行器不僅能夠像固定翼飛行器一樣多方向飛行，還能夠像直升機(jī)一樣懸停，使其在民用和軍事方面都得到了很好地應(yīng)用。但是，目前多旋翼存在的最大缺點(diǎn)是續(xù)航能力差，不能長(zhǎng)期執(zhí)行任務(wù)。系留浮空器依靠自身的浮力實(shí)現(xiàn)在空中懸浮，系留纜繩可以使其固定到一點(diǎn)執(zhí)行任務(wù)，可以長(zhǎng)時(shí)間不間斷的定點(diǎn)停泊高效工作，但是它的機(jī)動(dòng)性較差，受外界環(huán)境影響較大。
　　綜合多旋翼飛行器和系留浮空器的特點(diǎn)，可以設(shè)計(jì)一款通過(guò)纜繩供電的有纜多旋翼飛行器，使其具有多旋翼飛行器

2、的機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、受外界環(huán)境干擾小、性價(jià)比高和系留浮空器連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作、維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于有纜多旋翼飛行器的研究和應(yīng)用較少，本文以實(shí)現(xiàn)有纜多旋翼的懸停飛行為目標(biāo)，著重開(kāi)展了一系列的研究工作。
　　首先，簡(jiǎn)述了六旋翼飛行器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，接著分析了六旋翼飛行器的動(dòng)力學(xué)特性，獲得了飛行器的旋轉(zhuǎn)和平移的動(dòng)態(tài)方程，并對(duì)其數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化。接下來(lái)對(duì)纜繩的受力和纜繩對(duì)機(jī)體的拉力進(jìn)行了分析，并在六旋翼飛行器動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上建立了有

3、纜六旋翼的簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型。
　　然后，根據(jù)飛行器的設(shè)計(jì)要求和任務(wù)需要，采用模塊化的設(shè)計(jì)理念，進(jìn)行了系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。主要包括對(duì)所用到的主控制器和導(dǎo)航系統(tǒng)中的傳感器選型并選擇合適的濾波算法對(duì)傳感器采集的數(shù)據(jù)濾波融合后解算得到相關(guān)有效信息。再利用經(jīng)典PID和串級(jí)PID的控制算法設(shè)計(jì)出控制器，控制飛行器的姿態(tài)、高度和位置。另外選擇合適的電源和電纜設(shè)計(jì)了有纜多旋翼的供電系統(tǒng)。
　　最后，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)整定得到了飛行器較好的參數(shù)。實(shí)驗(yàn)