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本科毕业设计(论文)开题报告:多旋翼飞行器控制系统的设计.doc


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本科毕业设计(论文)开题报告:多旋翼飞行器控制系统的设计.doc
文档介绍:
南阳理工学院
毕业设计(论文)开题报告
电子与电气工程学院电子信息工程专业
课题名称: 多旋翼飞行器控制系统的设计

学生姓名:
学号:
指导教师:
报告日期:
1.本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述
多旋翼飞行器也称为多轴飞行器是直升机的一种,它通常有3个以上的旋翼,桨叶旋转过程中,螺距固定不变。飞行器的机动性通过改变不同旋翼的扭力和转速来实现。而四轴飞行器是其中一种,它有四个旋翼来悬空和推进飞行,近来四轴飞行器在无人机领域获得了新生。使用电子控制系统和电子传感器,四轴飞行器飞行稳定,操控灵活,可以在户内和户外使用。它有许多优点:它的旋翼角度固定,结构简单。因为四轴飞行器体积小、重量轻,携带方便,能轻易进入人不易进入的各种恶劣环境,常用来制作模型,也用来执行航拍电影取景、实时监控、地形勘探等飞行任务,应用前景十分广泛。
(1)、本课题主要涉及问题:通过所做课题,综合设计主控制器最小系统电路,传感器数据采集电路,通过CPU控制器提取传感器数据,经过数据滤波处理,姿态解算,最终输出PWM波控制电机输出,实现自稳定飞行。
(2)、国内研究现状:我国国内相对发展比较晚,几年来,随着微电子机械系统(MEMS)的蓬勃兴起,配合高速的低功耗处理器,使得开发和研制四轴飞行器有了重大突破;特别是四轴飞行器潜在的应用前景和使用价值,使其在较短的时间内就吸引了许多研究者的关注,国内也出现了较多的关于四轴飞行器文章和项目研究,正在兴起,与国外相比还有一定差距,对算法的研究还处在起步阶段。
(3)、国外研究现状:国外对于多旋翼飞行器的研究开始较早,从20世纪50年代到现在,各种概念的旋翼无人飞行器先后涌现,其中形如飞碟的飞行器最为引人注目,如美国的“Cypher”、加拿大的CL-327“哨兵”等。另外还有宾尼法尼亚大学研究的多四轴飞行器协同工作,这也是多旋翼飞行器应用的另一个特色,国外的研究状况较为靠前。
2.本人对课题任务书提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析
(1)、任务要求
1)查找与本研究项目有关的书籍材料。
2)学习了解STM32F103以及其他传感器模块的工作原理。
3)设计传感器采集,处理器外围处理电路。
4)完成多旋翼飞行器的程序和硬件调试。
(2)、预期目标的可行性分析:
1)研究的必要性:通过学生对知识的综合应用和实践理论,全面贯通大学所学的知识,体现“科技是第一生产力”的思想,有利于激发和培养青少年的科技创新能力和实际动手能力,从而激发全民的科技意识。
2)设计原理可行性:该系统采用STM32F103系列芯片为核心控制单元,再加上外围的驱动电路、传感电路和串口调试电路等,可直接进行测试,故其具有可行性。
3)知识能力的可行性:通过平时所掌握硬件设计能力和实际的专业,近几年的大学学习使得我掌握单片机知识,培养扎实了软硬件设计能力,运用所学相关专业知识解决检测与控制领域相关问题,
4)实验条件的可行性:学院具备该方面的实验室与试验测试设备,毕业设计试验器件,并且在老师的精心指导下,按照研究课题设计要求经过设计、调试与测试分析,一定能够按计划完成研究任务的系统设计指标的要求,理论与实际相结合起来。
3.本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路
(1)、关键问题(包含系统设计指标):
1)传感器采集到的数据时数字量,因此需要对数据进行数字滤波处理,减小误差,达到使用的条件;
对获取到数据处理后,又进行姿态结算,结算出当前飞行器的姿态角,如横滚角,俯仰角,航向角。
进行PID控制,输出量控制电机,保证飞行器平稳飞行。
(2)、主要功能模块:
1)传感器部分:准确提取传感器数据;
2)调理部分:进行传感器数据的滤波,姿态解算等;
3)控制部分:进行PID控制,通过电调驱动无刷电机;
4)显示部分:通过上位机进行数据交互和调试。
(3)、解决思路:
熟练地应用所学知识及软硬件设计能力,通过对控制、模式识别、传感技术、嵌入式技术等多个学科了解和学习,综合解决在研究时所遇到的问题。
4.完成本课题所必须的工作条件(如工具书、实验设备或实验环境条件、某类市场调研、计算机辅助设计条件等等)及解决的办法
(1)南阳理工学院电子学院源动力创新实验室。
(2)技术支持:源动力电子网 xuyuandz.。
(3)主要参 内容来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.
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