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研究生:陳冠竹
研究生(外文):Guan-Jhu Chen
論文名稱:自主飛行無人定翼機之高性能GPS導引模糊邏輯控制器設計
論文名稱(外文):Design of High-Performance GPS-Guided Fuzzy Logic Controllers for Autonomous Unmanned Aerial Vehicles
指導教授:蘇仲鵬蘇仲鵬引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:電機工程系碩士班
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:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:58
中文關鍵詞:無人飛機模糊控制
外文關鍵詞:UAVfuzzy control
相關次數:
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本論文主要探究無人定翼機自主飛行之研究,其內容包含飛行控制器的設計、整合性地面導控介面的開發,以及硬體迴路(hardware in-the loop, HIL)模擬系統的建立。
飛行控制器的設計係以模糊控制架構為主,發展一簡易的模糊規則,並透過高性能DSP實現,進以達到無人定翼機及時且穩定的飛行控制。地面導控介面的規劃是將無人定翼機飛行控制時的各個導控介面整合於一自行開發的人機介面中,利於實驗過程中的指令操作與資料檢測,亦可減少地面主控端的硬體需求。X-Plane飛行模擬軟體提供了發展定翼機硬體迴路模擬功能所需的飛行平台,用以模擬無人定翼機於戶外的飛行控制,透過其模擬測試可減少實驗過程中的成本消耗。
實驗結果指出,透過X-Plane飛行模擬軟體可成功地證實程式流程的正確性以及地面導控系統的穩定性,機載DSP模糊控制器能因應不同的環境配予相對應有的控制量,以達到穩定的飛行控制。
This thesis focuses on the design of a flight control system for an autonomous unmanned fixed-wing aerial vehicle (UAV). The control system consists of an on-board controller as well as a ground station into which the navigation interface together with a Hardware-In-the-Loop (HIL) simulation subsystem are integrated.
In this research, the flight controller is designed based on a simplified fuzzy logic system and is implemented on a high-performance DSP target board to realize a stable flight control for an unmanned fixed-wing plane. The ground control station (GCS), on the other hand, is designed specifically to integrate all the control and navigation systems into a user friendly operational interfaces by which it is extremely convenient for command and data manipulations. It also reduces the requirement of hardware of the GCS. X-Plane is wildly used flight simulators that can be employed to predict the flying qualities of aircrafts and examine the performance of controllers without really fly outdoors. Furthermore, the cost of the flight test can be greatly reduced if one can perform the HIL simulation in terms of X-Plane.
The experimental results strongly indicate that the HIL simulation using X-Plane is able to successfully ensure the correctness of the control algorithm and the effectiveness of the ground control station. Furthermore, the on-board DSP fuzzy controller is capable of producing appropriate control signals in face of environmental changes to achieve stable flight control.
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
表目錄 vi
圖目錄 vii
一、緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 1
1.3 研究動機與目的 2
1.3.1 飛行模糊控制器設計 2
1.3.2 整合性地面導控介面開發 2
1.3.3 硬體迴路模擬系統建立 3
1.4 論文架構 3
二、定翼機自主飛行控制 4
2.1 定翼機基本原理 4
2.1.1 座標系統與運動自由度 4
2.1.2 定翼機控制面 5
2.2 控制器設計 5
2.2.1 模糊控制器設計 5
2.2.2 PI-type模糊控制架構 8
2.3 定翼機控制架構 10
2.3.1 姿態保持 10
2.3.2 速度保持 11
2.3.3 高度保持 12
三、硬體選用與設計 13
3.1 系統硬體架構 13
3.2 遙控飛機系統 14
3.2.1 遙控飛機模型 14
3.2.2 遙控器 16
3.2.3 接收機 16
3.2.4 伺服馬達 16
3.3 自主飛行控制系統 17
3.3.1 DSP控制板 17
3.3.2 AHRS 19
3.3.3 GPS 20
3.3.4 壓力感測器 21
3.3.5 RF無線傳輸模組 22
3.3.6 電源管理電路板 23
3.3.7 DSP周邊電路板 23
3.3.8 手自動切換電路板 24
四、地面導控軟體設計 26
4.1 地面導控軟體 26
4.1.1 電子地圖 27
4.1.2 即時資料顯示與傳輸 29
4.1.3 飛航儀表 31
4.1.4 即時影像 32
4.2 X-Plane飛行模擬軟體 33
4.3 硬體迴路模擬系統 36
五、系統整合與實驗結果 37
5.1 系統整合與測試 37
5.1.1 電路板整合 37
5.1.2 機載航電系統整合 38
5.1.3 EMI量測 39
5.1.4 地面量測 40
5.2 硬體迴路模擬 41
5.2.1 姿態保持 41
5.2.2 速度保持 42
5.2.3 高度保持 43
六、結論與未來展望 44
6.1 結論 44
6.1.1 飛行模糊控制器設計 44
6.1.2 整合性地面導控介面開發 44
6.1.3 硬體迴路模擬系統建立 44
6.2 未來展望 45
參考文獻 46
[1]Doitsidis, L., Valavanis, K. P., Tsourveloudis, N. C., and Kontitsis, M., “A Framework for Fuzzy Logic Based UAV Navigation and Control,” International Conference on Robotics & Automation, pp. 4041-4046, 2004.
[2]Yang, S., Li, K., and Shi, J., “Design and Simulation of the Longitudinal Autopilot of UAV Based on Self-Adaptive Fuzzy PID Control,” International Conference on Intelligence and Security, pp. 634-638, 2009.
[3]Shi, G., and Yang, S., “Intelligent Control of UAV with Neuron-Fuzzy Approach under Hierarchical Architecture,” World Congress on Intelligent Control and Automation, pp. 5238-5243, 2008.
[4]Tennakoon, W. T. M. S., and Munasinghe, S. R., “Design and Simulation of an UAV Controller System with High Maneuverability,” Information and Automation for Sustainability, pp. 431-436, 2008.
[5]Andrievsky, B., and Fradkov, A., “Combined Adaptive Autopilot for an UAV Flight Control,” International Conference on Control Applications, pp. 290-291, 2002.
[6]Quigley, M., Goodrich, M. A., Griffiths, S., Eldredge, A., and Beard, R. W., “Target Acquisition, Localization, and Surveillance Using a Fixed-Wing Mini-UAV and Gimbaled Camera,” Internationl Conference on Robotics and Automation, pp. 2600-2605, 2005.
[7]Chandhrasekaran, V. K., and Choi, E., “Fault Tolerance System for UAV Using Hardware in the Loop Simulation,” International Conference on New Trends in Information Science and Service Science, pp. 293-300, 2010.
[8]Zhao, S., Lei, Y., and Lian, Z., “UAV Remote Sensing Grounded Simulation System Based on DM270 and TCP/IP,” Geoscience and Remote Sensing Symposium, pp. 2939-2942, 2007.
[9]Vidolov, B., Miras, J. D., and Bonnet, S., “A Two-Rule-Based Fuzzy Logic Controller for Contrarotating Coaxial Rotors UAV,” International Conference on Fuzzy Systems, pp. 1563-1569, 2006.


[10]Li, Z., An, J., and Xu, D., “HIL Simulation of High Altitude Long Endurance UAV’s Target Tracking/Flight Integrated Control,” World Congress on Intelligent Control and Automation, pp. 6188-6192, 2006.
[11]吳朝棟,2002,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學系,碩士論文。
[12]簡佑旭,2004,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學系,碩士論文。
[13]張旻楓,2006,對於飛行於龍王颱風中之無人載具Aerosonde Mark-III的氣動力分析,國立成功大學航空太空工程學系,碩士論文。
[14]徐嘉偉,2007,DATCOM Method及風洞實驗進行Spoonbill無人載具氣動力 特性分析之應用,國立成功大學航空太空工程學系,碩士論文。
[15]呂文祺,2000,無人飛行載具資料收集與導航系統開發,國立成功大學航空太空工程學系,碩士論文。
[16]蔡孟儒,2004,無人飛行載具之遙測及命令系統設計,淡江大學航空太空工程學系,碩士論文。
[17]楊閩傑,2004,小型無人自主飛行載具之嵌入型分散式架構航電系統與地面通訊基地台之規劃與開發,元智大學機械工程學系,碩士論文。
[18]王國智,2006,以嵌入式微處理器為基礎之無人載具控制系統之研發,國立成功大學航空太空工程學系,碩士論文。
[19]陳作舟,2009,應用微控制器設計無人飛行載具系統,中華技術學院飛機工程學系,碩士論文。
[20]吳春蓉,2002,無人飛行載具之可攜式地面監控站開發,國立成功大學航空太空工程學系,碩士論文。
[21]許懿文,2005,發展UAV飛控系統之硬體迴路模擬平台,正修科技大學機電工程學系,碩士論文。
[22]卜悅茹,2006,無人飛行載具導引飛控之軟體與硬體模擬,國立成功大學航空太空工程學系,碩士論文。
[23]李志升,2008,最佳化增穩自動駕駛於無人飛機之實現,國立成功大學航空太空工程學系,碩士論文。
[24]林山合,2007,自主飛行無人直昇機機載DSP控制器設計與實現,國立雲林科技大學電機工程學系,碩士論文。
[25]黃耀鋒,2008,結合GPS/INS量測之自主無人直昇機停懸飛行模態控制器設計與實現,國立雲林科技大學電機工程學系,碩士論文。
[26]湯廣全,2009,自主無人直升機位置控置的實現,國立雲林科技大學電機工程學系,碩士論文。
[27]朱明華,2008,自主無人遙控載具地面導控系統雛型設計,國立雲林科技大學電機工程學系,碩士論文。
[28]黃柏凱,2009,自主無人直升機地面導控與監控系統的設計與實現,國立雲林科技大學電機工程學系,碩士論文。
[29]楊憲東,2008,自動飛行控制原理與實務,初版三刷,全華圖書股份有限公司,台北。
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