涵道共轴旋翼系统操纵机构设计与控制.docx

南京航空航天大学毕业论文题目涵道共轴旋翼系统操纵机构设计与控制学生姓名白璟杰学号011210230学院航空宇航学院专业飞行器设计与工程班级0112102指导教师徐锦法教授二〇一六年六月南京航空航天大学本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目：涵道共轴旋翼系统操纵机构设计与控制）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。作者签名：年月日（学号）：涵道共轴旋翼系统操纵机构设计与控制摘要本文介绍了涵道共轴旋翼无人飞行器在国内与国外的发展近况，通过叶素法对旋翼载荷进行了分析，完成了操纵机构的设计，操纵机构设计为涵道共轴双旋翼。随后介绍了ARM处理器以及STM32微控制器的结构，设计了STM32运行所需的最小系统电路，介绍了PWM输入捕获、USART串口以及PWM输出模块，并对PWM输出进行了初始化配置设置。随后完成了舵机指令的标定和控制通道指令的分配。根据PWM输出信号的脉冲宽度与舵机转角的线性关系对舵机指令进行标定，完成了对控制通道指令的分配。最后通过电调控制旋翼转速，分析了PWM脉冲宽度与转速之间的线性关系。关键词：涵道共轴双旋翼；飞控系统；STM32；PWMTheDesignandControloftheControlMechanismofDuctedCoaxialRotorSystemAbstractThispaperintroducesthedevelopmentstatusoftheductedcoaxialrotorUAVaroundtheworld.Itanalysestherotorbladeelementload.Themechanismisaductedcoaxialrotoraircrafttheoverallstructureofwhichissimilartothefixedwingaircraft.Ithastailpush.ThenthestructureofARMprocessorandSTM32microcontrollerisintroduced.ThedesignoftheminimumsystemcircuitforSTM32wascompleted.ThePWMinputcapture,USARTserialportandPWMoutputmoduleareintroduced.ThePWMmodulewasinitializedbyusingthebasefunction.AccordingtothelinearrelationshipbetweenthepulsewidthofthePWMsignalandthesteeringangle,thestandardofthesteeringcommandwasfinished.Thedistributionofthecontrolchannelcommandswasfinished.Finally,rotorspeedwascontrolledbyESC(ElectronicSpeedControl),andthelinearrelationshipbetweenthepulsewidthandtherotationalspeedofPWMisanalyzed.KeyWords:Ductedcoaxialrotor;Flightcontrolsystem;STM32;PWM目录摘要………………………iAbstract………………………ii第一章绪论………………………11.1研究背景………………………11.2国内外研究近况………………………11.2.1国外研究近况………………………11.2.2国内研究近况………………………31.3研究内容………………………4第二章旋翼载荷分析与操纵机构设计………………………52.1引言………………………52.2旋翼载荷分析………………………52.3操纵机构设计………………………82.4本章小结………………………8第三章ARM处理器基本原理和开发环境………………………103.1引言………………………103.2ARM处理器………………………103.3STM32处理器………………………113.4本章小结………………………14第四章处理器控制板输入输出配置………………………154.1引言………………………154.2控制器硬件………………………154.3USART串口通信………………………154.4PWM输入捕获………………………174.4.1遥控器与PWM信号………………………174.4.2控制处理器输入接口配置………………………184.4.3PWM脉宽