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研究生:蔡承宏
研究生(外文):Cheng-hung Tsai
論文名稱:應用微控制器於小型無人飛機之姿態控制
論文名稱(外文):Attitude Control of Miniature Unmanned Aircraft by Using Microcontroller
指導教授:陳啟川陳啟川引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:航太與系統工程所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:95
中文關鍵詞:飛行控制器單晶片微控制器姿態控制
外文關鍵詞:Attitude ControlMicrocontrollerFlight Control UnitSingle-chip
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大部分之UAV飛行控制器是以商用之單板電腦、FPGA與DSP作為控制核心,而姿態感測器亦直接採用市售已模組化之傾斜儀及姿態儀。這些元件除成本高之外,在體積、重量與耗電量上皆影響載具之設計與應用,尤其對於小型UAV發展是一大障礙。
本文飛行控制器以單晶片微控制器作為核心。為節省成本僅搭配陀螺儀分別量測俯仰(Pitch)、滾轉(Roll)及偏航(Yaw)三軸角速度參數作為載具姿態感測器,並與周邊相關裝置規劃於單一電路板中,發展出一套體積小、重量輕、成本低及具擴充性之飛行控制器。
本文控制律係參考” Aerosonde”「滾轉與偏航耦合(Roll/Yaw Couple)」原理 [9] 的控制邏輯進行設計。除設計出適合本文MUA的飛行控制器,並將控制器成功實現在以PIC18F4520單晶片為主體的機載電路板上。經過了實際地面與飛行測試後,驗證所設計的飛行控制器已有初步滾轉姿態控制的功能。
Most UAVs are equipped with the commercial single-board computer, FPGA and DSP for the core of the flight control unit (FCU); and with the inclinometer module to be the attitude sensor. The main impediment for developing the miniature UAV (MUA) is due to the inferiority on cost, size, weight, and power consumption of above devices.
In order to develop a compact, lightweight, cheap and expandable FCU, a single-chip microcontroller is used as the kernel of the MUA and integrated with the attitude sensors on a single printed circuit board (PCB) which include gyros to measure the angular rate on pitch, roll and yaw axes of this vehicle.
The control law used for current work is referred to the Roll/Yaw Couple theorem of the "Aerosonde" project [9]. A compact size on-board PCB with PIC18F4520 microchip as mainframe was built and the capability of the roll attitude control was also verified by the ground and flight tests.
誌謝--------------------------------I
摘要--------------------------------II
目錄--------------------------------IV
圖目錄------------------------------VI
表目錄------------------------------VIII
附錄目錄----------------------------IX

第一章、緒論--------------------------1
1.1 前言------------------------------1
1.2 研究背景與文獻回顧----------------2
1.3 研究目的與方法--------------------4
1.4 論文架構--------------------------5
第二章、系統硬體架構與規格------------6
2.1 載具------------------------------6
2.2 動力系統--------------------------7
2.3 手持式搖控器與受信機--------------8
2.4 伺服馬達--------------------------9
2.5 微控制器-------------------------10
2.6 角速度陀螺儀---------------------12
第三章 飛行控制器程式開發與電路製作--14
3.1 程式開發工具---------------------14
3.2 手持式遙控器脈波信號量測---------18
3.3 飛行控制器程式開發---------------22
3.4 機載電路板電路設計與製作---------42
第四章 系統整合與測試----------------48
4.1 系統整合-------------------------48
4.2 系統測試-------------------------51
第五章 結論及未來展望----------------58
5.1 結果討論-------------------------58
5.2 未來展望-------------------------59

參考文獻-----------------------------60
附錄---------------------------------62
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【4】吳朝棟,“應用DSP 及FPGA 實現無人飛行載具之自動駕駛系統”,國立成功大學航空太空工程研究所碩士論文,2002
【5】簡佑旭,“無人飛行載具自主飛行控制之實現”,國立成功大學航空太空工程研究所碩士論文,2003
【6】蔡彥祥,“高機動性飛行控制系統之研發”,國立成功大學航空太空工程研究所碩士論文,2006
【7】王國智,“以嵌入式微處理器為基礎之無人載具控制系統研發”,國立成功大學航空太空工程研究所碩士論文,2006
【8】黃祺欽,“應用Lead-Lag Compensation 實現小型無人自主性飛行載具之縱向飛行控制系統”,元智大學機械工程研究所碩士論文,2004
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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