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基于无刷电机的共轴双旋翼飞行器控制

更新时间：2020-03-24 07:41:49 大小：3M 上传用户：六3无线电查看TA发布的资源 标签：双旋翼飞行器无刷直流电机 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）收藏评论(0) 举报

资料介绍

共轴双旋翼飞行器因其结构紧凑、悬停效率高、操纵性好等特点，被广泛应用到军事和民用上。为了使其可以在相对狭小的空间内达到理想的飞行效果并且具有良好的机动性能，对共轴双旋翼飞行器的控制性能提出了更高的要求。因此，本文以无刷直流电机控制为基础，对共轴双旋翼飞行器飞行姿态控制展开研究。

基于共轴双旋翼飞行器的性能要求，本文选取带有霍尔传感器的无刷直流电机作为共轴双旋翼飞行器的驱动装置。在详细论述无刷直流电机的基本结构和工作原理的基础上，建立无刷直流电机的数学模型。采用转速-电流双闭环控制策略，利用 Matlab7.10.0/Simulink搭建了经典的无刷直流电机转速-电流双闭环调速模型，其仿真结果表明该控制策略具有较好的静、动态性能。

基于无刷直流电机转速-电流双闭环调速模型，对无刷直流电动机的硬件部分和软件部分加以设计。首先，硬件部分选用IAP15F58S4单片机作为驱动电机的控制芯片，采用Altium Designer软件对无刷直流电机的硬件电路进行设计，包括功率驱动电路、转速检测电路、电流检测及保护电路、系统工作电源电压电路、主控芯片及外围电路等。然后，软件部分采用模块化结构设计思想进行开发，包括主程序、中断程序、PWM波产生程序等。最后，在实验平台上进行无刷直流电机调速系统测试，充分验证了基于无刷直流电机的转速-电流双闭环控制策略的可行性和可靠性。

基于共轴双旋翼飞行器的飞行控制要求，在充分掌握共轴双旋翼飞行器的基本结构、工作原理和运动规律的基础上，根据刚体力学和运动学的理论知识，采用简化模型的方法建立了共轴双旋翼飞行器非线性动力学模型，为其飞行控制系统的设计提供了相关依据。

基于共轴双旋翼飞行器的非线性动力学模型，为了提高共轴双旋翼飞行器姿态控制精度和稳定性能，提出了一种带自动修正因子的模糊 PID控制方法对共轴双旋翼飞行器的飞行姿态加以控制，并对共轴双旋翼飞行器的纵向、航向、横侧向三个姿态通道进行控制实验，实验结果表明所提方法能够迅速减小姿态角偏差，改善了系统的动态响应特性，有效的提高了飞行器的控制精度和稳定性能。

理论研究和实验结果表明，本文针对于共轴双旋翼飞行器的驱动装置—无刷直流电机所提出的调速系统的控制策略具有较好的静、动态...