四槳碟形飛行器飛行控制系統(tǒng)研究.pdf

1、本課題來源于航天支撐技術(shù)基金項目(項目編號:2001-HT-SHDX),并受國家"十五"863計劃項目、上海市科委重大專項及上海大學(xué)學(xué)科資助.本課題主要通過利用已有的相關(guān)技術(shù),初步研究和設(shè)計四槳碟形飛行器飛行控制系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)飛行試驗.四槳碟形飛行器屬于旋翼式飛行器的一種,但與直升機(jī)有較大的區(qū)別.四槳碟形飛行器具有四個旋翼,可以通過協(xié)調(diào)各個旋翼的速度來控制飛行器的飛行姿態(tài)和飛行速度,而不需要繁雜的槳矩控制部件,而且也可以共享電池、控制電路

2、板等,因此簡化了結(jié)構(gòu),減輕了飛行器重量,可以減少能源消耗,具有較高的研究和應(yīng)用價值,可用于偵察監(jiān)視、通信中繼及太空探測等.美、日等國對四槳碟形飛行器的研究相對比較成熟,目前國內(nèi)還未見有關(guān)四槳碟形飛行器研究的報道.本文圍繞四槳碟形飛行器進(jìn)行了初步的研究和設(shè)計.首先,介紹了目前國內(nèi)外對碟形飛行器的發(fā)展?fàn)顩r和本課題的研究內(nèi)容;其次對四槳碟形飛行器空氣動力學(xué)從理論性上做了初步探討,對飛行器各旋翼的升力做了測試,分析了升力產(chǎn)生效率與PWM頻率的關(guān)

3、系并選擇了此樣機(jī)的最優(yōu)工作頻率;接著重點(diǎn)對整個飛行器做了樣機(jī)設(shè)計,包括控制率設(shè)計,控制系統(tǒng)軟件設(shè)計、硬件設(shè)計及飛行試驗,最后對本項目做了簡要的總結(jié)和展望.本飛行器采用51系列單片機(jī)進(jìn)行控制,采用C語言編程.整個控制系統(tǒng)包括電源模塊、角度傳感器模塊、角速率傳感模塊、遙控接收模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊及微處理器模塊等.角度傳感器和角速率傳感模塊為整個系統(tǒng)提供飛行器當(dāng)前姿態(tài)和角速率信號,構(gòu)成飛行器的增穩(wěn)系統(tǒng).本控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)為進(jìn)一步研究四槳碟形飛行器