文档介绍：+毕业设计(论文)论文题目:旋翼飞行机器人的控制系统设计学生姓名学生学号专业班级自动化1103班学院名称电气与信息工程学院指导教师教授学院院长 2014年5月25日摘要四旋翼飞行器是无人飞行器中一个热门的研究分支,随着惯性导航技术的发展与惯导传感器精度的提高,四旋翼飞行器在近些年得到了快速的发展。本文对四旋翼飞行器的控制系统进行设计,并对其姿态估计算法、控制算法进行研究并在四旋翼飞行器上实验对比并实现。论文的主要工作和结论如下:(1)本文针对四旋翼飞行器的机械结构、硬件、软件底层设计及自行设计的嵌入式遥控的硬件设计、软件底层设计、GUI设计及其软件实现流程进行了解析。(2) 本文对捷联惯导技术进行了简介,并对四旋翼飞行器进行了基于牛顿-欧拉公式的动力学建模,对其模型进行了降阶,最终简化为二阶系统,使其在工程上得以使用PID控制器及其改进型控制器进行控制。并对方向余弦法与四元数法进行了对比,其中,四元数法计算量小,无奇点,因此,本文最终选择了四元数法进行姿态解算。同时,对几种姿态误差补偿算法:卡尔曼滤波、互补滤波、梯度下降法进行分析对比,最终选择了卡尔曼滤波与四元数法结合进行姿态估计。在控制算法方面,尝试了单级位置式PID与串级PID,相比而言,串级PID响应快,超调量小,因此,本文最终选择了串级PID对四旋翼飞行器进行姿态与高度控制。同时,从微元法出发,尝试了全新的基于惯导与高度传感器的自主悬停算法。(3)为了满足调试的需求,本文采用C#编写四旋翼虚拟控制台上位机,该上位机能够实现实时通信,在线控制四旋翼飞行器,在线对四旋翼飞行器进行参数整定并使用DirectX3D技术对四旋翼飞行器进行了三维模型重构和渲染。结合上位机采集到的实验数据对前文的算法进行了分析对比,并最终得出结论。关键词:四旋翼飞行器,姿态估计,串级PID控制DESIGNofTHECONTROLSYSTEMforROTORFLIGHTROBOTABSTRACTQuadrotor-;Quadrotor--UAV,studyingplentyofAttitudealgorithms,controlAttitudealgorithmsandself-hoveringalgorithmsandrealizeditintheQuadrotor-:Designingthemechanicalstructure、hardware、softwarefortheQuadrotor-UAV,-UAVbasedonNewton-Eulerequation,'scalculatedamountisquitelowandithasnosingularpoint,,pensationalgorithmsandfinallychoosetheKaman-,ItriedclassicalPIDcontrollerandcascadePIDcontroller,inaword,-,Itriednewself-,Iusec#tomakeaQuadrot