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小型无人机陀螺仪校准平台自动调平系统研究

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 调平系统发展历史

1.3 国内外发展现状

1.4 本文研究的主要内容

1.5 本章小结

第二章 系统总体设计方案

2.1 系统的设计要求

2.2 系统调平方案的选择

2.3 总体设计方案

2.4 本章小结

第三章 系统硬件选择及电路设计

3.1 机械系统设计

3.2 控制系统设计

3.3倾角传感器及显示表头

3.4 操作面板

3.5 接口转换板

3.6系统的总体设计

3.7 本章小结

第四章 系统调平策略研究

4.1 位置误差控制调平法

4.2 角度误差控制调平法

4.3 “虚腿”问题的研究

4.4 调平方法选择

4.5 本章小结

第五章 模糊PI控制器设计

5.1 常规PID控制算法

5.2 模糊控制

5.3 模糊PI控制器

5.4 本章小结

第六章 调平控制系统软件设计

6.1 PLC编程基础

6.2 编程软件

6.3 软件程序的开发

6.4 本章小结

第七章 测试结果

7.1 实验室调试

7.2 现场运行测试

第八章 全文总结

8.1 主要结论

8.2 研究展望

参考文献

致谢

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摘要

在军事和国民经济的各个领域中,无人机正在得到日益广泛的应用,而陀螺仪能提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信号,通过这些信号的反馈无人机才能保证飞行姿态。陀螺仪安装后需要零位校准,必须使飞机处于水平状态下进行,本文重点研究一种高精度自动调平控制系统,通过对其技术指标和性能要求的分析,设计了一套基于PLC控制的高精度自动调平控制系统,实现了承载平台的迅速、稳定、准确的调平,重点在于提高两个关键性能指标:调平时间和调平精度。
  论文首先通过对系统的控制要求、控制原则、技术指标的综合分析,从选择主控制器、驱动方式、支撑方式等方面论证总体方案,最终确定采用PLC为主控制器的4腿刚性支撑方式,传动方式为机电传动的调平平台设计方案。进而对系统硬件的组成及工作原理进行了分析,并着重介绍了主要元器件的选型及功能。
  然后重点论述了自动调平控制系统的调平策略,提出了“循环多次”调平法,大大的简化了调平过程,在某种程度上也降低了“虚腿”出现的可能性。而且根据所述的调平策略,得出了调平整体流程,并对调平的原理进行了详细的介绍。
  针对模糊 PI控制器进行设计研究,其满足适应性强且控制精度高的特点。研究内容主要包括控制器的输入输出量、论域的选择、隶属度函数及模糊规则的确定,并计算得到模糊控制表,通过查表对 PI参数修正,最终得到输出控制量。
  最后,完成了自动调平控制系统的软件设计。分析了 PLC的工作原理以及软件开发环境,进行了自动调平系统软件的总体方案设计,开发了初始化程序、状态检测程序和自动调平程序等,并完成了系统程序代码的编制。最终通过自动调平控制系统的现场调试及检验,表明产品符合设计技术指标要求,且运行良好。

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