基于DSP的小型無人直升機控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、近年來，隨著慣性測量單元的微型化以及芯片計算能力的提高，小型無人直升機成為全球各大高校和學(xué)者研究的熱點。它不但具有固定翼無人機的優(yōu)點，還具有垂直起降、固定位懸停、側(cè)向飛行以及原地轉(zhuǎn)向等優(yōu)點，不論在軍事上還是民用上都有著不可替代的作用。而控制系統(tǒng)則是無人直升機完成各項任務(wù)的核心，因此本課題針對控制系統(tǒng)進行理論研究，內(nèi)容主要分為主控模塊硬件設(shè)計、軟件設(shè)計以及控制算法這三大部分。
　　本研究在控制系統(tǒng)硬件設(shè)計方面，選用具有高速時鐘和豐富

2、外圍接口的DSP TMS320F2812作為核心處理器;然后結(jié)合姿態(tài)測量儀、超聲波傳感器、GPS模塊、無線通信模塊以及舵機模塊構(gòu)成小型無人直升機的硬件實驗平臺，并闡述各硬件模塊的工作原理和通信方式;最后用Altium Designer軟件進行F2812的電路設(shè)計并搭建該硬件平臺。在控制系統(tǒng)軟件設(shè)計方面，以硬件平臺為基礎(chǔ)，利用CCS6.0完成相應(yīng)的軟件設(shè)計。為了保證系統(tǒng)的實時性，設(shè)計采用中斷的方式接收傳感器及GPS采集的數(shù)據(jù)，并通過PWM

3、接口輸出信號，控制舵機舵面的偏轉(zhuǎn)。在控制算法設(shè)計方面，為了保證控制系統(tǒng)高精度的設(shè)計要求，設(shè)計了一種基于Quasi-Min-Max的模型預(yù)測控制(MPC)器，并詳細(xì)介紹了該控制器的基本結(jié)構(gòu)、設(shè)計原理和控制規(guī)則等，然后通過求解LMI凸優(yōu)化獲得該控制器，最后代入小型無人直升機LPV模型，仿真結(jié)果表明，該控制算法可以很好的控制直升機的姿態(tài)，滿足系統(tǒng)要求。研究表明，本課題所設(shè)計的方案能夠完成基本的功能需求，而且具有一定的實用性，為后續(xù)的無人直升機