● 摘要
复合式飞行器是相对于传统固定翼和旋翼飞机定义的一种新型飞行器，它们的飞行和控制原理区别于传统飞行器，兼顾了两者的优点，以适应一些特殊场合的要求。无论是在军事领域还是在民用领域，复合式飞行器的研究都越来越得到各国的重视，并且研制出了各具特色的复合式飞行器。而四旋翼飞行器可以作一类复合式飞行器的初级阶段来研究，它的起飞阶段的控制将为复合式飞行器后续的研究奠定基础。本文设计了四旋翼飞行器的起飞阶段的控制律，并加以工程实现。首先，搭建了以DSP为核心的四旋翼飞行器电机控制系统架构。在该结构中，机载DSP芯片负责对电机进行控制，ADIS传感器和Vicon动作捕捉系统分别提供飞行器姿态和高度信号。其次，通过牛顿力学原理建立了四旋翼飞行器动力学模型，并利用回归分析的方法得到了动力机构的静态传动模型。在此基础上设计了飞行器姿态和高度的PD控制器，并进行了Matlab仿真验证。再次，实现了DSP与传感器和上位机之间的通信，人为干预的手动控制，传感器的信号滤波和误差校正。最后，进行了真实飞行器调平实验，验证了控制器的有效性。