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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:廖向生
研究生(外文):Shiang-Sheng Liao
論文名稱:室內小型直昇機控制系統之建立
論文名稱(外文):Design of an Indoor Small-Scale Helicopter Control System
指導教授:陳永平陳永平引用關係
指導教授(外文):Yon-Ping Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:電機與控制工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:英文
論文頁數:57
中文關鍵詞:控制直昇機
外文關鍵詞:controlhelicopter
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直昇機控制器設計是一個複雜的題目,因為直昇機是一個擁有六個自由度且極度非線性的受控體。許多相關的研究使用約一公尺長,以汽油為動力的無線電遙控直昇機模型。這一類的實驗必須在戶外寬廣的空間中進行,且當控制器設計還不夠成熟時,容易造成危險。另外一些研究則是使用可模擬直昇機氣動力與運動,且可在實驗室內進行實驗的旋翼設備當作替代品。然而,這類的設備畢竟只能模擬直昇機,而非真正控制直昇機,而且其價格通常相當昂貴。
本篇論文使用一靈巧且適合在如實驗室般狹小空間實現控制的小型無線電遙控直昇機模型,來建立一套直昇機模糊控制系統。
Helicopter controller design is a complex topic, because a helicopter is a six-degree-of-freedom highly nonlinear plant. Many researches use gasoline-powered R/C (radio control) helicopter models, about 1 meter in length. This kind of experiments need a wide area and may be dangerous the control fails. Many other researches use rotor equipments in laboratories as substitutes, which can simulate the aerodynamics and motion of helicopters. However, these equipments just simulate helicopters, not physically control, and usually are very expensive.
This thesis established a helicopter fuzzy control system by using a small-scale R/C helicopter, which is compact and suitable for practical control in a small area, like laboratory.
Chinese Abstract…………………………………………………………………i
English Abstract………………………………………………………ii
Acknowledgement………………………………………………………iii
Contents…………………………………………………………………iv
List of Figures………………………………………………………vii
List of Tables…………………............………………………ix
Chapter 1 Introduction………………………………………………..1
1.1 Motivation…………………….……………………………………1
1.2 Research Ways………………….………………….………………1
1.3 Structure of This Thesis…………………………………….…2
Chapter 2 System Structure and Hardware…………………………3
2.1 Overview……………………………………………………...……3
2.2 Control System………………………………………………..……3
2.3 Sensor System…………………………………………………..….6
2.4 Helicopter Model……………………………………………….….7
2.5 Security Structure……………………………………………….….8
Chapter 3 Control Signal…………………………………………………10
3.1 Ideas……………………………………………………………....10
3.2 Control Signal in the Transmitter………………………………11
3.3 Simulate Control Signal Producing Circuit……………………12
3.4 Programs on PC and Microprocessor…………………………….13
Chapter 4 Position and Attitude Sensor─Image Processing………17
4.1 Ideas……………………………………………………………....17
4.2 Structure of the Sensor…………………………………………...17
4.3 Algorithm of Calculating Position and Attitude………………18
4.4 Image Processing…………………………………………………24
Chapter 5 A Mathematical Model of the Helicopter…………………26
5.1 Helicopter Based Coordinates…………………………………….26
5.2 Assumptions………………………………………………………27
5.3 Differential Equations…………………………………………….27
5.4 Thrusts and Torque Moments of the Main Rotor and Tail Rotor.......................................28
5.5 vertical Dynamics………………………………………………..29
5.6 Yaw Dynamics……………………………………………………30
5.7 Longitudinal Dynamics…………………………………………..31
5.8 Lateral Dynamics…………………………………………………32
Chapter 6 Controller Design……………………………………………34
6.1 Ideas………………………………………………………………34
6.2 Fuzzy Logic Control System……………………………………..34
6.3 Input and Output Variables……………………………………….35
6.4 Fuzzy Sets………………………………………………………...36
6.5 Fuzzification……………………………………………………...39
6.6 Fuzzy Rule Base………………………………………………….39
6.7 Inference Engine………………………………………………….42
6.8 Defuzzification……………………………………………………44
Chapter 7 Experimental Results………………………………………45
7.1 Constrains and control purpose…………………………………45
7.2 Experimental results………………………………………………48
7.2.1 Experimental results of “tail” subsystem……………48
7.2.2 Experimental results of “longitudinal” subsystem……50
7.2.3 Experimental results of “lateral” subsystem…………51
Chapter 8 Conclusion……………………………………………………54
8.1 Summary………………………………………………………….54
8.2 Future work……………………………………………………….54
Reference……………………………………………………………………56
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1. 25. 馬秀如,「Enron地雷的啟示」,會計研究月刊,196期,pp.14-20。
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6. 24. 孫梧庭,「職業倫理與資本市場-以美國Enron公司破產醜聞為例」,今日合庫,民國九十一年一月,pp.24-32。
7. 24. 孫梧庭,「職業倫理與資本市場-以美國Enron公司破產醜聞為例」,今日合庫,民國九十一年一月,pp.24-32。
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9. 22. 柯承恩,「我國公司監理體系之問題與改進建議」,會計研究月刊173期,pp.75-81與第174期,pp.79-83。
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13. 21. 林嬋娟、林囿成,「由安隆案看分析師過度樂觀預測之後果」,會計研究月刊197期,pp.20-25。
14. 21. 林嬋娟、林囿成,「由安隆案看分析師過度樂觀預測之後果」,會計研究月刊197期,pp.20-25。
15. 21. 林嬋娟、林囿成,「由安隆案看分析師過度樂觀預測之後果」,會計研究月刊197期,pp.20-25。