毕业设计开题报告_15

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1、毕业设计开题报告毕业设计开题报告摘要四旋翼无人机体积小，结构简单可靠，飞行灵活，适合复杂环境下的作业，能在近地面环境执行巡查、监测等任务，可用于军事和民用。同时由于其独特的系统结构和动力学特性，对数据获取、处理及控制算法都有很高的要求。已成为科研机构竞相研究的热点。本文旨在建立一个四旋翼飞行实验平台，使其能达到工程应用的目的。论文首先阐述了四旋翼飞行器的基本飞行原理，给出了整体设计框架。然后根据系统结构特点，以 DSP 处理器为核心设计了四旋翼的姿态检测、飞行控制模块，无刷直流电机的驱动模块，选取了无线通讯模块，并对各模块进行整合，完成了系统硬件设计。然后采用四元数方法对测量的相关数据进行了姿

2、态解算，并对不同传感器数据进行了数据融合，得到了良好的飞行姿态。同时将数据通过无线方式传输到上位机进行分析，验证了四旋翼飞行器整体设计的可行性。本文在所设计硬件基础上对系统进行建模，给出了一个简化的四旋翼数学模型，以 PID 控制算法设计了四旋翼飞行器的控制器，通过仿真得到稳定的控制结果。并在论文最后阐述了该平台的上位机软件实现。本文初步实现了四旋翼飞行器实验平台的建立，为系统的后续研究打下了基础。关键词： 四旋翼，飞行实验平台，姿态解算，系统建模，PID 控制四旋翼飞行器的研究意义无人机以其体积小、重量轻、机动性好、飞行时间长和便于隐蔽为特点1，常被用于执行情报、监视、侦察、攻击任务。尤其是

3、因其无人驾驶，特别适合于执行危险性大的任务，故在现代战争中正发挥着越来越大的作用。例如在伊拉克战争中，美军在战场上使用了十几种无人机，在对伊作战中发挥了巨大作用，给人们留下了深刻的印象。鉴于无人机在伊拉克战场上的表现，美国防部加大了对无人机研究的投入。由此也掀起了世界范围内无人机研究的热潮。四旋翼无人飞行器同时也叫四轴飞行器、四旋翼无人机，国外又称（Four-rotor，4 rotors helicopter，X4-flyer，Quad-rotor）等等，是一种能够垂直起降的飞行器，它具有四个螺旋桨，并且四个螺旋桨呈十字形结构分布，同一轴向的四旋翼具有相同的旋转方向，两组螺旋桨的旋转方向相反。

4、与通常所见的直升机有所不同，四旋翼直升机只能依靠改变自身螺旋桨的转速来实现各种飞行动作。四旋翼无人机可以通过远程遥控设备控制飞行，与载人飞机相比，它具有体积适中、造价低廉、使用方便的特点。与其他无人机相比它机械结构设计简单，滞空能力强，静态飞行、低速飞行特性好，可以很容易的实现各种飞行姿态。应用于军事上，可配备相机或者摄像机，完成低空的侦察任务，监视战场进行损伤评估等。在警用方面已有俄罗斯警察将其应用于反恐任务，在复杂的环境中监视犯罪分子的活动。不仅如此，在民用方面，这种飞行器可以用于空中监视城市的环境状况和交通状况。利用它在人们难以到达的地方搬运物体。在野外营救以及地质环境监测上也能得到很好

5、的利用2-4。四旋翼飞行器的整体结构虽然相对简易，但是作为一个多输入多输出的控制系统，空气动力学特性复杂，系统建模也相对困难，外部的干扰更是增加了对其控制的算法的要求。而且它也是一个多学科的技术综合体，涉及到刚体动力学，空气动力学，控制，检测，信息等学科。近些年来随着微型惯性传感器件、高性能处理器件的发展，为四旋翼的设计与制造，以及商业化发展及应用奠定了基础。这也为控制领域的研究提供了一个很好的实验平台，在系统建模与仿真，自适应控制，捷联惯性制导，多传感器数据融合以及飞行路径规划等方面均有不错的研究价值。综上所述四旋翼无人机在军事，民用方面具有很高的应用价值，在科学研究以及工程实践上都有重要的

6、研究意义，具有广阔的发展的前景。四旋翼飞行器的结构形式和工作原理1.结构形式直升机在巧妙使用总距控制和周期变距控制之前，四旋翼结构被认为是一种最简单和最直观的稳定控制形式。但由于这种形式必须同时协调控制四个旋翼的状态参数，这对驾驶员认为操纵来说是一件非常困难的事，所以该方案始终没有真正在大型直升机设计中被采用。这里四旋翼飞行器重新考虑采用这种结构形式，主要是因为总距控制和周期变距控制虽然设计精巧，控制灵活，但其复杂的机械结构却使它无法再小型四旋翼飞行器设计中应用。另外，四旋翼飞行器的旋翼效率相对很低，从单个旋翼上增加拉力的空间是非常有限的，所以采用多旋翼结构形式无疑是一种提高四旋翼飞行器负载能

7、力的最有效手段之一。至于四旋翼结构存在控制量较多的问题，则有望通过设计自动飞行控制系统来解决。四旋翼飞行器采用四个旋翼作为飞行的直接动力源，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，旋翼 1 和旋翼 3 逆时针旋转，旋翼2 和旋翼 4 顺时针旋转，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。四旋翼飞行器的结构形式如图所示。2.工作原理典型的传统直升机配备有一个主转子和一个尾桨。他们是通过控制舵机来改变螺旋桨的桨距角，从而控制直升机的姿态和位置。四旋翼飞行器与此不同，是通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现

8、升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置。由于飞行器是通过改变旋翼转速实现升力变化，这样会导致其动力部稳定，所以需要一种能够长期保稳定的控制方法。四旋翼飞行器是一种六自由度的垂直升降机，因此非常适合静态和准静态条件下飞行。但是四旋翼飞行器只有四个输入力，同时却有六个状态输出，所以它又是一种欠驱动系统。四旋翼飞行器结构形式如图所示，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。与传统的直升机相比，四旋翼飞行器有下列优势：各个旋翼对机身所施加的反扭矩与旋翼的旋转方向相反，因此当电机 1 和电机 3 逆时针旋转的同

9、时，电机 2 和电机 4 顺时针旋转，可以平衡旋翼对机身的反扭矩。四旋翼飞行器在空间共有 6 个自由度（分别沿 3 个坐标轴作平移和旋转动作） ，这 6 个自由度的控制都可以通过调节不同电机的转速来实现。基本运动状态分别是：（1）垂直运动；（2）俯仰运动；（3）滚转运动；（4）偏航运动；（5）前后运动；（6）侧向运动。在图中，电机 1 和电机 3 作逆时针旋转，电机 2 和电机 4 作顺时针旋转，规定沿 x 轴正方向运动称为向前运动，箭头在旋翼的运动平面上方表示此电机转速提高，在下方表示此电机转速下降。（1）垂直运动：垂直运动相对来说比较容易。在图中，因有两对电机转向相反，可以平衡其对机身的反

10、扭矩，当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。保证四个旋翼转速同步增加或减小是垂直运动的关键。（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，电机 2、电机 4 的转速保持不变。为了不因为旋翼转速的改变引起四旋翼飞行器整体扭矩及总拉力改变，旋翼 1 与旋翼 3 转速该变量的大小应相等。由于旋翼 1 的升力上升，旋翼

11、3 的升力下降，产生的不平衡力矩使机身绕 y 轴旋转（方向如图所示） ，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：四旋翼飞行器偏航运动可以借助旋翼产生的反扭矩来实现。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，且对角线上的来年各个旋翼转动方向相同。反扭矩的大

12、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，

13、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。当然在图 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。第二篇：室内毕业设计开题报告一 12500 字目 录 摘要 .1关键词 .1一、引言 .1二、中式风格研究的目的及意义 . 11、中式风格研究的目的 . 22、中式风格研究的意义 . 2三、中式风格在室内设计中的类型及其分析 . 31、

14、中式装修的创新在于对传统的演变 . 32、中式风格与现实社会的融合 . 33、中式风格中元素的延伸 . 44、运用传统符号作为装饰元素 . 5四、中式风格设计的要点 . 61、中式风格的表现特点及手法 . 62、如何运用现代手法表现传统文化 . 73、中式风格设计所面临的弊端 . 7五、中式风格设计的未来趋势 . 81、中式风格逐渐风行的原因 . 82、中式风格设计的演变 . 83、未来中式设计的发展方向 10总 结 .11致 谢 .11参考文献 . 11室内设计中中式风格的探究摘要：中式风格是以宫廷建筑为代表的中国古典建筑的室内装饰设计艺术风格，气势恢弘、壮丽华贵、高空间、大进深、雕梁画栋、

15、金碧辉煌，造型讲究对称，色彩讲究对比装饰材料以木材为主，图案多龙、凤、龟、狮等，精雕细琢、瑰丽奇巧。但中式风格的装修造价较高，且缺乏现代气息，只能在家居中点缀使用。现今的中式装修一般是指明清以来逐步形成的中国传统风格的装修，这种风格最能体现中式的家居风范与传统文化的审美意蕴。但如何使古典风格融入现代生活，正是中式装修需要考虑的，目前在数以万计的家装工程中，中式风格的装修仍属凤毛麟角。关键词：古典建筑 精雕细琢 造价高 传统文化一、引言中式风格的室内设计古朴典雅，能反应出强烈的民族文化特征，让人一看就容易理解其文化内涵，特别是对中国人，更是有一种亲和力。所以现在很多室内设计师都很喜欢采用这种风格

16、。但是，在室内设计中采用中式设计时，要注意融入现代元素，一味的照搬古代设计范例，往往得不到好的效果，毕竟室内设计不同于古玩收藏，照搬照抄只会使设计看上去繁琐重叠，老气横秋，了无生趣。在新一代中式设计上，要取其传统的精华，传统的设计中哪些应该留下来，哪些应该换新，这里面大有文章，不同的人有不同的理解和做法，不同的理解就可以设计出不同的作品来，各有特点。但是一定要追求神韵。只是形似是不足的，在反应中国传统的时候，同时反应这个时代，重要的是追求神似。在制作技术上也要跟上时代，古代中式主要材料是木、石材料，现代技术产生了很多的材料，很多都可以用到中式设计中，可以说如何将现代材料和现代元素融于中式装修，是目前设计中式是否成功的标志。二、中式风格研究的目的及意义第 1 页（共 12 页）1、中式风格研究的目的按照史籍记载，中国的建筑历史是有据可查的，在四、五千年的漫长岁月中，不管时空如何交替，生活型态如何转变，中国的建筑环境，始终以“人”为中心。中式装修，一般都是指明清以来逐步形成的中国传统风格的装修。这种风格最能体现我们民族的家居风范与传统文化的审美意蕴，因而长期以来一直深受