基于無(wú)刷電機(jī)的共軸雙旋翼飛行器控制.pdf

1、共軸雙旋翼飛行器因其結(jié)構(gòu)緊湊、懸停效率高、操縱性好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到軍事和民用上。為了使其可以在相對(duì)狹小的空間內(nèi)達(dá)到理想的飛行效果并且具有良好的機(jī)動(dòng)性能，對(duì)共軸雙旋翼飛行器的控制性能提出了更高的要求。因此，本文以無(wú)刷直流電機(jī)控制為基礎(chǔ)，對(duì)共軸雙旋翼飛行器飛行姿態(tài)控制展開研究。
　　基于共軸雙旋翼飛行器的性能要求，本文選取帶有霍爾傳感器的無(wú)刷直流電機(jī)作為共軸雙旋翼飛行器的驅(qū)動(dòng)裝置。在詳細(xì)論述無(wú)刷直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上

2、，建立無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。采用轉(zhuǎn)速-電流雙閉環(huán)控制策略，利用 Matlab7.10.0/Simulink搭建了經(jīng)典的無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速-電流雙閉環(huán)調(diào)速模型，其仿真結(jié)果表明該控制策略具有較好的靜、動(dòng)態(tài)性能。
　　基于無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速-電流雙閉環(huán)調(diào)速模型，對(duì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的硬件部分和軟件部分加以設(shè)計(jì)。首先，硬件部分選用IAP15F58S4單片機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制芯片，采用Altium Designer軟件對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)的硬件電路進(jìn)行

3、設(shè)計(jì)，包括功率驅(qū)動(dòng)電路、轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路、電流檢測(cè)及保護(hù)電路、系統(tǒng)工作電源電壓電路、主控芯片及外圍電路等。然后，軟件部分采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想進(jìn)行開發(fā)，包括主程序、中斷程序、PWM波產(chǎn)生程序等。最后，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)測(cè)試，充分驗(yàn)證了基于無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速-電流雙閉環(huán)控制策略的可行性和可靠性。
　　基于共軸雙旋翼飛行器的飛行控制要求，在充分掌握共軸雙旋翼飛行器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)上，根據(jù)剛體力學(xué)和運(yùn)動(dòng)

4、學(xué)的理論知識(shí)，采用簡(jiǎn)化模型的方法建立了共軸雙旋翼飛行器非線性動(dòng)力學(xué)模型，為其飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了相關(guān)依據(jù)。
　　基于共軸雙旋翼飛行器的非線性動(dòng)力學(xué)模型，為了提高共軸雙旋翼飛行器姿態(tài)控制精度和穩(wěn)定性能，提出了一種帶自動(dòng)修正因子的模糊 PID控制方法對(duì)共軸雙旋翼飛行器的飛行姿態(tài)加以控制，并對(duì)共軸雙旋翼飛行器的縱向、航向、橫側(cè)向三個(gè)姿態(tài)通道進(jìn)行控制實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提方法能夠迅速減小姿態(tài)角偏差，改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，有效的提高