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研究生: 陸毅誠
Lu, Yi-Cheng
論文名稱: 尾立式定翼機水平飛行自動駕駛系統之研發
Development of the Autopilot System for the Level Flight Motion of a Tail-sitter
指導教授: 謝成
Chen, Hsieh,
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 航空太空工程學系
Department of Aeronautics & Astronautics
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 61
中文關鍵詞: 水平飛行自動駕駛尾立式
外文關鍵詞: Autopilot, Level Flight, TailSitter
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  • 由於無人飛行載具有著重量輕、體積較小、動態性能高,而其本身最吸引人的特點是無須考慮人員的負擔。回顧UAV歷史上的發展大多為定翼機或者是懸停機,而本研究的目的就是在於設計並控制一款同時具備懸停及平飛的載具。
    在這個研究中,我們使用雙螺旋槳電動無刷馬達做為我們的動力系統,配合自行設計的載具外型,製做出初步的原型機。並且我們使用近年來快速發展的嵌入式系統,讓控制系統整體重量降低、成本降低等。過程中,我們建立了載具完整的數學模型,並自行撰寫控制程式與地面監控程式,最後以實際的飛行測試來驗證整套系統並修正其不足的部分。

    The unmanned aerial vehicle (UAV) has the advantage of light weight, small size, and better dynamic performance, and the biggest attraction is there are unmanned. Reviews the histories of UAV we can find out that most of the research are focus on fixed-wing and rotated-wing. The purpose of this paper is to design and control a UAV which combines both advantages.
    In this paper, we use two electric motors as our power system and a tail-sitter which design by ourselves to complete the prototype. We use embedded onboard computer to make whole system lighter and cheaper. The nonlinear and linear mathematical models were built, and we also developed the Ground Station too. Finally, the real flight tests are performed verify the whole system and correct the shortcomings.

    目錄 第一章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 研究動機 1 1-3 研究目標與方法 2 1-4 文獻回顧 4 1-5 章節安排 6 第二章 無人飛行載具系統架構 7 2-1 整體系統架構 7 2-2 飛行載具硬體 8 2-3 機載控制系統 10 2-4 地面站系統 18 第三章 載具制御方程式推導 21 3-1 座標轉換關係 21 3-2 制御方程式推導 23 第四章 系統設計與控制律模擬 33 4-1 載具設計 33 4-2 控制模式 36 第五章 飛行測試實驗結果 45 5-1 感測器測試 45 5-2 地面測試 50 5-3 實際飛行測試 51

    [1] W. E. Green, P. Y. Oh, “A MAV That Flies Like an Airplane and Hover Like a Helicopter”, IEEE/RSJ International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, pp. 699-704, Monterey, CA, 2005.
    [2] W. E. Green, “A Multimodal Micro Air Vehicle for Autonomous Flight in Near-Earth Environments”, Drexel University, Philadelphia, PA, 2007.
    [3] M. Valenti, A. Frank, J. McGrew, J. P. How., D. Levine, J. McGrew, ”Hover, Transition, and Level Flight Control Design for a Single-Propeller Indoor Airplane”, Massachusetts Institute of Technology, May, 2007.
    [4] http://www.spyplanes.com/
    [5] S. Osborne, ” Transitions between Hover and Level Flight for a Tailsitter UAV”, Brigham Young University, December, 2007.
    [6] 簡佑旭, “無人飛行載具自主飛行控制之實現”, 國立成功大學, 2004
    [7] 楊閔傑, “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, 2004
    [8] 楊元坤, “無人飛行船自主性控制設計與實現”, 國立成功大學, 2002
    [9] 蔡彥祥, “高機動性飛行控制系統之研發”, 國立成功大學, 2006.
    [10] 王國智, “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, 2006.
    [11] 謝成, “Attitude Control of a Tail-sitter”,無人載具控制系統實驗室內部文件,國立成功大學,2009

    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2009-06-19公開
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