1. 研究目的与意义
1.选题背景无人飞行器自问世以来,已有一百年以上的历史,由于其具有续航能力不足,负荷能力小等缺点,一直没有得到足够的关注[1]。近年来,随着科技的进步将mems器件传感器制作工艺改善,进一步发展了微处理器技术,改善了动力装置,应用了新型的材料,以及提升了电池的续航能力等,这些都是无人机飞行器能够得到重视的必要的硬件条件。无人飞行器在军事、民用方面的用途也不断被开发拓宽,进一步为其发展提供了强大的动力。目前,无人机飞行器已成为无人飞行器研究领域中的一个热点。2.选题目的随着科技的进步和军事战争的变革,无人机已经成为世界科技领域发展的热点。无人机的研制不能局限于单一性能的设计,需要从无人机系统或者体系,乃至能高层次开展装备设计。传统的设计方法存在制约无人机装备发展的诸多因素:以性能为核心,以满足性能要求的程度来衡量无人机的设计水平,采用串行设计。这种模式设计周期长,开发成本高,已不能适应当前的需求。每个子系统独立设计、单独优化,并没有充分利用各个学科之间相互作用产生的协同效应,难以实现系统效能的整体最优。为了适应不同的技术指标,设计变量的取值要求也存在一定的困难,为此,需要一种新的面向效能的无人机设计流程及框架。3.选题意义近一个世纪以来,无人机以其低损耗、零伤亡、高机动性等优势,在军事、民用和科学研究三大领域发挥着重要作用,比如在军事上可用于监控,火力打击;在民用上,可以用于电网巡视,城市环境监测;在科学研究上,可用于对生活污染区域的取样。 无人直升机具备垂直升降、悬停等灵活飞行性能优势,因此在某些环境下比固定翼无人机具有更好地适用性。六旋翼无人机将更加适用于在危险和恶劣的环境下工作。在军事和民用领域都将具有广阔的应用前景。如今,它将成为新的受关注的研究方向。这种关注既来自于应用需求的带动,也源于这项技术的挑战性。六旋翼无人飞行器具有很大的经济潜力,具有很大的潜在市场。相比于通常的大型固定翼无人机,小型六旋翼无人机具有紧凑的机械结构、低廉的成本与卓越的低速运动性能,因此,在民用领域与军用领域中都具有及其广泛的用途,对于该种无人机的研究是具有比较可观的应用前景的。
2. 研究内容和预期目标
1. 研究内容(1)六旋翼无人机硬件设计,工作原理,电路的设计和连接;(2)六旋翼无人机的调姿原理,遥控的基本操作;(3)研究控制系统硬件平台的组件,设计和实现飞行控制器硬件;(4)自定义无人机系统设计。
2. 预期目标(1)六旋翼无人机拥有完整的控制系统;(2)六旋翼无人机接口设计,元器件的选择、组装;(3)平稳操控无人机,能够自定义控制器的按键功能;(4)构建六旋翼无人机软件流程图,显示程序设计。
3. 研究的方法与步骤
1.研究方法(1)文献研究法。
通过著作、报刊、杂志、网络等各种渠道,了解实践的研究现状,吸收和借鉴先进的理念,深入挖掘课题理论的深厚底蕴,及时洞悉研究的最新情况,给课题实验与研究以有力的指导;(2)比较分析法。
对设计方案定期检测,发现问题,对比国内完善的无人机控制系统找出系统的漏洞,改进法案;(3)经验总结法。
4. 参考文献
[1] 芦勤桑. 无人机遥测遥控地面站系统研究[D].南昌航空大学,2012. [2]黄依新,四旋翼飞行器姿态控制方法研究,硕士学位论文,成都,西南交通大学,2014[3] Bouabdallah S, Siegwart R. Backstepping and sliding-mode techniques applied to an indoor micro quadrotor[C]//Robotics and Automation, 2005. ICRA 2005. Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on. IEEE, 2005: 2247-2252. [4] Pounds P, Mahony R, Corke P. Modelling and control of a quad-rotor robot[C]//Proceedings Australasian Conference on Robotics and Automation 2006. Australian Robotics and Automation Association Inc., 2006. [5] 官勋, 白越, 赵常均, 等. Hex—Rotor 无人飞行器及其飞行控制系统设计[J]. 光学精密工程, 2013, 20(11): 2450-2458. [6] 李占科,宋笔锋,宋海龙. 微型飞行器的研究现状及其关键技术[J]. 飞行力学, 2003,21(4):124 [7] Song Y, Nonami K. Circular Formation Control of Multiple Quadrotor Aerial Vehicles[J]. Autonomous Control Systems and Vehicles: Intelligent Unmanned Systems, 2013, 65: 109. [8] 孙仕祺,马杰. 历史与现实: 无人机发展历程、现状及其所面临的挑战[J]. 飞航导弹,2005,01:14-19 39.
5. 计划与进度安排
(1)2022.01.09-2022.03.06 查阅资料,填写开题报告,完成外文资料的翻译;(2)2022.03.07-2022.03.20 熟悉C语言的编程环境;(3)2022.03.21-2022.03.31 研究嵌入式无人机的基本原理,有关六旋翼无人机的基本硬件,以及相对应的硬件原理图,包括通信模块、飞控模块、接收模块等;(4)2022.04.01-2022.04.30 搭建六旋翼无人机,编写实现六旋翼无人机控制系统的软件代码;(5)2022.05.01-2022.05.10 调整并完善设计,资料收集,撰写论文提纲;(6)2022.05.11-2022.05.31 整理设计文档,撰写毕业论文,准备论文答辩。
