固定翼无人机飞行控制系统设计

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1、固定翼无人机飞行控制系统设计王松涛2015年6月中图分类号：V249.1UDC分类号：627固定翼无人机飞行控制系统设计作者姓名王松涛学院名称宇航学院指导教师佘浩平副教授答辩委员会主席李媛教授申请学位工程硕士学科专业航天工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月Designofflightcontrolsystemforfixed-wingUAVCandidateName：SongtaoWangSchoolorDepartment:AerospaceEngineeringFacultyMentor:Prof.HaopingSheChair,Thesis

2、Committee：Prof.YuanLiDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：AerospaceEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：June，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究

3、工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要本文从工程应用角度出发，研究设计了基于ADSP21363固定翼无人机飞行控制系统。根据对固定翼无人机飞行控制系统调研结果和实际需求，确定了控制系统的功能要求和性能指标，提出了控制系统的设计任务。然后，建立了无人机运动方程，并设计了无人机飞行控制算法。最后，从硬件和软件两个方面完成对飞行控制系统的设计工作。具体来说，本文的主要工作包括以下几个方面：1.研究了无人机及其控制系统设计技术的发展现状和背景，明确说明了研究目的与意义。分析比较了几种常用的控制系统设

4、计技术，并归纳了各自的特点。提出了无人机飞行控制系统的设计任务，确定了控制系统的设计流程和设计方法。2.建立了六自由度的无人机数学模型，并用小扰动线性化方法，得到了无人机纵向、横向线性化运动方程。文章提出了两种基于陀螺仪、加速度计、磁强计的姿态解算方法。根据已经得到的状态方程，设计了俯仰、高度、速度、滚转和航向五个通道的PID控制器，并仿真验证控制器效果。3.阐述了GPS模块、陀螺仪、加速度计、磁强计、高度计、空速计等测量传感器的工作原理并完成了主要电路元器件的选型工作。最终，完成了飞行控制系统的硬件设计工作。4.以控制算法和硬件性能为基础，给出了固定翼无人机飞行

5、控制系统的主程序和中断程序流程图，完成了对控制系统的软件设计工作。关键词：无人机；飞行控制系统；自驾仪；硬件设计；软件设计I北京理工大学硕士学位论文AbstractThisdissertationmaininvestigatesthedesignoffixed-wingUAVflightcontrolsystembasedonDSP,fromthepointofengineeringapplication.Accordingtotheresearchoffixed-wingUAVflightcontrolsystem,wedeterminethefunctiona

6、lrequirements,performanceindicatorsanddesigntask.Thenwegettheequationsofmotionanddesigntheflightcontrolalgorithm.Finally,thedesignofflightcontrolsystemisaccomplishedfromtwoaspectsofhardwareandsoftware.Specifically,themainworkofthisdissertationincludesafewaspectsasfollows:1.UAVanditsco

7、ntrolsystemdesigntechnologyofdevelopmentstatusandbackgroundarestudied,thepurposeofthestudyisalsodescribedclearly.Thispaperanalyzesandcomparesseveralcommoncontrolsystemdesigntechnology,thensummarizestheircharacteristics.ThepaperproposesthetaskofdesigningUAVflightcontrolsystemanddetermi

8、nesth