众文网四轴飞行器毕业论文
1.介绍四轴飞行器的作文
四轴飞行器是微型飞行器的其中一种，也是一种智能机器人。是最初是由航空模型爱好者自制成功，后来很
多自动化厂商发现它可以用于多种用途而积极产于研制。它利用有四个旋翼作为飞行引擎来进行空中飞行，它的尺寸较小、重量较轻、适合携带和使用的无人驾驶飞行器一样能够携带一定的任务载荷，具备自主导航飞行能力。在复杂、危险的环境下完成特定的飞行任务。同样也可以用于娱乐，比如弹钢琴曲，增强现实等虚拟游戏。
四轴飞行器其构造特点是在它的四个角上各装有一旋翼，由电机分别带动，叶片可以正转，也可以反转。为了保持飞行器的稳定飞行，在四轴飞行器上装有3个方向的陀螺仪和3 轴加速度传感器组成惯性导航模块，它还通过电子调控器来保证其快速飞行。
2.四轴飞行器的结构原理
如图所示，电机1和电机3逆时针旋转的同时，电机2和电机4顺时针旋转，因此当飞行器平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消。
四轴飞行器是一个在空间具有6个活动自由度（分别沿3个坐标轴作平移和旋转动作），但是只有4个控制自由度（四个电机的转速）的系统，因此被称为欠驱动系统（只有当控制自由度等于活动自由度的时候才是完整驱动系统）。不过对于姿态控制本身（分别沿3个坐标轴作旋转动作），它确实是完整驱动的。
与直升机相比，四轴飞行器可以实现的飞行姿态较少，不过基本的前进、后退、平移等状态都可以实现。但是四轴飞行器的机械结构远远比直升机简单，维修和更换的开销也非常小，这让四轴飞行器有了比直升机更大的应用优势。 在图（f）中，由于结构对称，所以侧向飞行的工作原理与前后运动完全一样。
3.四轴飞行器的技术前沿
到2012年左右，国际上普遍认为四轴飞行器的控制已经不再是学术研究问题，而是成熟的技术。学术研究的方向也转向了基于四轴飞行器做智能导航或者多飞行器的编队控制。
四轴飞行器的智能导航指的是利用机器视觉技术、人工智能技术让四轴飞行器能像人一样在复杂环境中活动。
多飞行器的编队控制是指同时控制多个飞行器，或者让多个飞行器自主编队飞行。
世界上较为优秀的四轴飞行器研究机构有美国宾夕法尼亚大学、瑞士联邦苏黎世理工学院、中国香港科技大学。
4.四轴飞行器所需专业知识
四轴飞行器必备知识 • 接收陀螺仪，保持平衡 • 测量三轴加速度数据 • 测量大气压力，用于高度控制 • 接收数字罗盘信号 •测量电池电压 • 接收R/C 信号 •处理传感器数据以及计算真实角位置 •驱动四个无刷电机 卡尔曼滤波器（Kalman Filter ） 1.什么是卡尔曼滤波器（Kalman Filter ） 在学习卡尔曼滤波器之前，首先看看为什么叫“卡尔曼”。
跟其他著名的理论（例如傅立叶变换，泰勒级数等等）一样，卡尔曼也是一个人的名字，而跟他们不同的是，他是个现代人！ 卡尔曼全名Rudolf Emil Kalman，匈牙利数学家，1930年出生于匈牙利首都布达佩斯。1953,1954年于麻省理工学院分别获得电机工程学士及硕士学位。
1957年于哥伦比亚大学获得博士学位。我们现在要学习的卡尔曼滤波器，正是源于他的博士论文和1960年发表的论文《A New Approach to Linear Filtering and Prediction Problems》（线性滤波与预测问题的新方法）。
简单来说，卡尔曼滤波器是一个“optimal recursive data processing algorithm（最优化自回归数据处理算法）”。对于解决很大部分的问题，他是最优，效率最高甚至是最有用的。
他的广泛应用已经超过30年，包括机器人导航，控制，传感器数据融合甚至在军事方面的雷达系统以及导弹追踪等等。近年来更被应用于计算机图像处理，例如头脸识别，图像分割，图像边缘检测等等。
2.卡尔曼滤波器的介绍 为了可以更加容易的理解卡尔曼滤波器，这里会应用形象的描述方法来讲解，而不是像大多数参考书那样罗列一大堆的数学公式和数学符号。但是，他的5条公式是其核心内容。
结合现代的计算机，其实卡尔曼的程序相当的简单，只要你理解了他的那5条公式。 在介绍他的5条公式之前，先让我们来根据下面的例子一步一步的探索。
3. 卡尔曼滤波器算法的实现原理 在这一部分，我们就来描述源于DrKalman的卡尔曼滤波器。下面的描述，会涉及一些基本的概念知识，包括概率（Probability），随机变量（Random Variable），高斯或正态分配（Gaussian Distribution）还有State-space Model等等。
但对于卡尔曼滤波器的详细证明，这里不能一一描述。 首先，我们先要引入一个离散控制过程的系统。
该系统可用一个线性随机微分方程（Linear Stochastic Difference equation）来描述： X(k)=A X(k-1)+B U(k)+W(k)。
四旋翼飞行器毕业论文
1.四旋翼飞行器的内部设计
1.结构形式
旋翼对称分布在机体的前后、左右四个方向，四个旋翼处于同一高度平面，且四个旋翼的结构和半径都相同，四个电机对称的安装在飞行器的支架端，支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。
2.工作原理
四旋翼飞行器通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置。四旋翼飞行器是一种六自由度的垂直升降机，但只有四个输入力，同时却有六个状态输出，所以它又是一种欠驱动系统。
(1)垂直运动：同时增加四个电机的输出功率，旋翼转速增加使得总的拉力增大，当总拉力足以克服整机的重量时，四旋翼飞行器便离地垂直上升；反之，同时减小四个电机的输出功率，四旋翼飞行器则垂直下降，直至平衡落地，实现了沿 z轴的垂直运动。当外界扰动量为零时，在旋翼产生的升力等于飞行器的自重时，飞行器便保持悬停状态。
(2)俯仰运动：在图（b）中，电机 1的转速上升，电机 3 的转速下降（改变量大小应相等），电机 2、电机 4 的转速保持不变。由于旋翼1 的升力上升，旋翼 3 的升力下降，产生的不平衡力矩使机身绕 y 轴旋转，同理，当电机 1 的转速下降，电机 3的转速上升，机身便绕y轴向另一个方向旋转，实现飞行器的俯仰运动。
(3)滚转运动：与图 b 的原理相同，在图 c 中，改变电机 2和电机 4的转速，保持电机1和电机 3的转速不变，则可使机身绕 x 轴旋转（正向和反向），实现飞行器的滚转运动。
(4)偏航运动：旋翼转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭矩，为了克服反扭矩影响，可使四个旋翼中的两个正转，两个反转，且对角线上的各个旋翼转动方向相同。反扭矩的大小与旋翼转速有关，当四个电机转速相同时，四个旋翼产生的反扭矩相互平衡，四旋翼飞行器不发生转动；当四个电机转速不完全相同时，不平衡的反扭矩会引起四旋翼飞行器转动。在图 d中，当电机 1和电机 3 的转速上升，电机 2 和电机 4 的转速下降时，旋翼 1和旋翼3对机身的反扭矩大于旋翼2和旋翼4对机身的反扭矩，机身便在富余反扭矩的作用下绕 z轴转动，实现飞行器的偏航运动，转向与电机 1、电机3的转向相反。
(5)前后运动：要想实现飞行器在水平面内前后、左右的运动，必须在水平面内对飞行器施加一定的力。在图 e中，增加电机 3转速，使拉力增大，相应减小电机 1转速，使拉力减小，同时保持其它两个电机转速不变，反扭矩仍然要保持平衡。按图 b的理论，飞行器首先发生一定程度的倾斜，从而使旋翼拉力产生水平分量，因此可以实现飞行器的前飞运动。向后飞行与向前飞行正好相反。（在图 b 图 c中，飞行器在产生俯仰、翻滚运动的同时也会产生沿 x、y轴的水平运动。）
(6)倾向运动：在图 f 中，由于结构对称，所以倾向飞行的工作原理与前后运动完全一样。（俊鹰无人机）
2.四旋翼飞行器
一：螺旋桨，矢量控制
二：陀螺仪，修正姿态，旋转的物体，比静止物体稳定。（当陀螺转子以高速旋转时，在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时，陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变，即指向一个固定的方向；同时反抗任何改变转子轴向的力量。1、转子的转动惯量愈大，稳定性愈好； 2、转子角速度愈大，稳定性愈好。）
三：通道越多，姿态变化越多，每个通道分零点状态，给信号状态。科技含量高的飞行器，重点是微调系统，实现精准控制。有点像电脑上的声音，可调节。
四：路由，带宽数据载荷大，可以实现高清晰传输，路由像一个信号塔，收发幸好。飞行器将画面，通过路由（连接的电脑转化信息）传回Iphone 4,Iphone 4控制信息，转到电脑改成飞机能识别的遥控信息。
3.四旋翼飞行器
一：螺旋桨，矢量控制二：陀螺仪，修正姿态，旋转的物体，比静止物体稳定。
（当陀螺转子以高速旋转时，在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时，陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变，即指向一个固定的方向；同时反抗任何改变转子轴向的力量。1、转子的转动惯量愈大，稳定性愈好； 2、转子角速度愈大，稳定性愈好。）
三：通道越多，姿态变化越多，每个通道分零点状态，给信号状态。科技含量高的飞行器，重点是微调系统，实现精准控制。
有点像电脑上的声音，可调节。四：路由，带宽数据载荷大，可以实现高清晰传输，路由像一个信号塔，收发幸好。
飞行器将画面，通过路由（连接的电脑转化信息）传回Iphone 4,Iphone 4控制信息，转到电脑改成飞机能识别的遥控信息。
4.四旋翼飞行器前景怎么样
无人机行业最近很火，据前瞻产业研究院《2016-2021年中国无人机行业市场需求预测及投资战略规划分析报告》显示，无人机类型众多，按照应用领域的划分，可以分为军用、民用和消费级三大类。无人机自诞生起数十年间一直应用于军用领域，在军事侦察、地质测绘、气象减灾、电力巡查等方面扮演重要角色。军用无人机对于灵敏度、飞行高度速度、智能化等要求严苛，是技术水平最高的无人机。因此。军用无人机是衡量一个国家无人机生产水平的标准。相比于美国和以色列，国内无人机在空气动力、发动机、航行控制等方面还是存在一定差距。
前瞻产业研究院数据统计，当前，我国无人机市场规模在30亿元左右，军用和出口合计贡献行业90%收入来源，即军用无人机和民用无人机的市场规模为9:1，军用27亿元，民用3亿元；随着国内对航空工业投入增速，预计未来10年国内无人机投入增速可达16%以上。
显而易见，军用无人机市场潜力巨大，而国内的军用无人机主要由各大军工集团研制，主要包括中航工业集团、航天科工集团、航天科技（000901）集团等。目前上市公司从事的军用无人机业务的并不多，包括整机业务和相关部件提供等。但随着投入资金增多，市场规模不断扩大，上市公司今后也可在军用无人机领域共分一杯羹。
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