小型油動直升機(jī)的自動駕駛儀設(shè)計

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1、 小型油動直升機(jī)的自動駕駛儀設(shè)計 無人機(jī)—— UAV(UnmannedAerial Vehicle) 在近幾十年取得了迅猛的發(fā)展。本文的選題正是來源于某小型航拍無人油動直升機(jī)自動駕駛儀的設(shè)計。小型油動直升機(jī)的制造技術(shù)已經(jīng)趨于成熟， 本文選用了 90 級汽油動力直升機(jī)作為自動駕駛儀的控制對象。對機(jī)體進(jìn)行了改 裝，提高了整體機(jī)械性能。 設(shè)計了減震吊艙，用于電路系統(tǒng)的安裝與固定。自主完成了硬件電路系統(tǒng)的總體設(shè)計。 其中硬件電路設(shè)計任務(wù)主要包括 MEMS傳感器及其信號補(bǔ)償、姿態(tài)解算、飛行軌跡控制和飛行姿態(tài)控制等。微機(jī)械 (MEMS)傳感器的使用使本系統(tǒng)更

2、趨于輕量化、小型化。但 MEMS傳感器的精度偏低、易受干擾的固有缺點是影響飛機(jī)姿態(tài)解算精度的主要原因。 本文對傳感器的固定偏移與溫度漂移誤差進(jìn)行原理分析和算法補(bǔ)償，在 0-50 ℃范圍內(nèi)建立溫度補(bǔ)償模型，采用多項式擬合進(jìn)行了補(bǔ)償； 對傳感器的噪聲采用了正態(tài)檢驗方法予以剔除；對于調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的復(fù)雜環(huán)境中傳感器數(shù)據(jù)畸變的問題，設(shè)計了數(shù)字 FIR 濾波算法，濾除了高頻噪聲，效果明顯。陀螺儀與具有穩(wěn)定低頻特性的傾角計是姿態(tài)解算的信息來源。 雖然陀螺儀具有優(yōu)良的高頻特性， 但存在一定的積累誤差， 設(shè)計中采用基于互補(bǔ)濾波的多傳感器信息融合技術(shù)來修正該誤差。 本文采用旋轉(zhuǎn)四元數(shù)法用于更新姿態(tài)矩陣。為了提高姿態(tài)解算的實時性，使用了四階龍格 - 庫塔 (Runge-Kutta) 法更新旋轉(zhuǎn)四元數(shù)。仿真試驗和飛行實驗均表明該方法具有長時精度高、 動態(tài)性能好的優(yōu)點。 小型無人直升飛機(jī)控制包括飛行軌跡控制和飛行姿態(tài)控制。 針對直升機(jī)控制中多參數(shù)環(huán)路的特點， 設(shè)計了角速度與角度內(nèi)外雙環(huán)路串級 PID 的控制算法，經(jīng)過實際飛行 測試基本可以滿足飛行控制要求。