1、 毕业设计(论文)开题报告 学学 生生 姓姓 名：名： 学学 号：号： 专专 业：业： 电气工程及其自动化 设计设计(论文论文)题目题目： 基于多旋翼自主飞行器的 农药喷洒硬件子系统 指指 导导 教教 师师: 年 2 月 21 日 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述 文文 献献 综综 述述 1.1 引言引言 随着现代航空航天事业的迅速发展，无人驾驶飞行器也在现代高新技术前提下快速 发展，自上世纪八十年代初，以色列率先将无人驾驶飞机应用于战场，直接对作战行动 提供支援并且效果显
2、著， 这对无人机之后的发展和应用起到极大的助推作用 12。 小型多 旋翼无人飞机是指具有多于两个旋翼的飞行器，与固定翼飞机相比，多旋翼飞机还具有 垂直起降，空中悬停等优点；而与常规单旋翼直升机相比，小型多旋翼飞机在结构上也 具有诸多优势。第一，使用多个旋翼可以使每个旋翼具有较小的直径，能有效减小了与 外界物体碰撞的几率。对于小型多旋翼飞机而言，这种结构极大提升了其机动灵活性， 以较小的损坏风险胜任更具挑战性的任务环境；第二，小型多旋翼飞机不需要通过机械 连接改变桨距来产生推力和扭矩的变化，简化了机械设计和维护的成本 35。小型多旋 翼无人机应用范围非常广泛。在农业领域，国内无人机规模化民用开始
3、起步。这两年我 国无人机民用市场迅速壮大，餐饮行业、物流快递、保险查勘等新应用尝试纷纷出现， 电力巡检和农业植保尤其成为市场发展的热点，此外无人机用于草原放牧管理也开始尝 试。国内各级政府部门均鼓励和发展农业植保无人机，发展无人机防治病虫害。在高污 染、高危险区域，各种有人设备无法进入，小型多旋翼在此类环境下能发挥不可替代的 作用。通过配备传感器，微型多旋翼可以深入危险区的中心，通过传感器采集回传核辐 射程度、生物化学等有毒物质的浓度。同时，小型多旋翼还能通过有规律的飞行和传感 器数据，能够判断出危险区域的位置坐标，扩散或移动情况。在工业领域方面，电力巡 检是目前国内主要的多旋翼无人机民用领域
4、。随着国家输电网络的逐渐完善，电力线故 障巡查也是一项日趋繁重的任务，减小人工劳动强度，使用携带探测器或者相关设备的 多旋翼飞行器取而代之，可以提高效率，更保障了人员的安全。目前，我国已选取山西、 湖北多地为试点。试点单位外的内蒙古、黑龙江、云南等省份及南方电网公司也已初步 尝试利用无人机开展电力巡检工作。 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告 本文的主要研究了无人机及其控制系统设计技术的发展现状和背景， 明确说明了 研究目的与意义。提出了无人机飞行控制系统的设计任务，确定了控制系统的设计流程 和设计方法。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。
5、阐 述了 GPS 模块、陀螺仪、加速度计、磁强计、高度计、空速计等测量传感器的工作原 理并完成了主要电路元器件的选型工作。 然后根据系统结构特点与硬件合作共同设计完 成整个系统的组成，设计飞行控制模块，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。然后编写相关软件程序与算法，实现 飞机的平稳飞行、降落及农药喷洒工作。其中主要实现多旋翼自主飞行器在指定地点开 启动力，一键式启动，飞行器平稳起飞；飞向需要喷洒农药的目的地，在目的地中心一 定范围内进行农药喷洒； 在完成农药喷洒任务后返回原先指定的起飞点平稳降落。 最终， 完成了飞行控制系统的硬件设计工作。 1
6、.2 1.2 多旋翼飞行器的研究背景多旋翼飞行器的研究背景 早在 1907 年的时候，法国 Charles Richet 教授指导的 Breguest 兄弟制造 出了第一架多旋翼飞行器，并且命名为 Gyroplane No.1 6。其外形已经具有多旋翼的 基本特征，四个长为 8.1 米的旋翼分布在十字架的四个端点上，一对旋翼顺时针旋转， 一对旋翼逆时针旋转。由于输入的控制量只有油门，所以不能实现多旋翼的稳定飞行， 1921 年，美国空军军团（ US Army Air Corps）与 George de Bothezat 签订合约资 助其建造多旋翼飞行器。不同的是，该多旋翼的四个桨是由一个发动机带动的。但其飞 行控制仍存在问题，无法实现稳定飞行，在其花费了 20 万美金，进行了 100 多次试 验之后，仍然达不到军方的要求，最终军方失去了兴趣，停止了这项研究工作。1956 年 的时候，Convertawings 制造了 Convertawings Model A 多旋翼飞行器，它由两个 发动机来提供驱动实现飞行控制。旋翼直径达到了 19 寸，经试验飞行
