随着小型无人机武器的迅猛发展,单兵无人机武器成为了现代战争中极其重要的一类作战武器。国内已经具备了投弹打击的国产小型无人机武器,但是缺乏能够携载枪械定点打击的无人机武器。本论文依托于国产小型多旋翼无人机,设计了一套多旋翼无人机搭载的枪械载荷云台系统,使得多旋翼无人机实现在100m距离内悬停搜索、发现识别、瞄准跟踪、精确杀伤的目的。文章的主要研究内容如下:(1)系统总体技术方案设计。首先介绍了对象过程方法论并以此方法分析了本系统的功能需求,进而提出了与功能需求相对应的子系统。最后详细阐述了无人机用枪械载荷云台系统的构成和工作原理,并介绍了各个子系统的功能和实现方案。(2)云台结构与电气系统设计。本章首先介绍了伺服稳定云台的工作环境和结构功能需求,并分析了云台的工作空间。然后对无人机与云台的吊挂结构、伺服稳定云台、枪械安装结构、保险与击发结构进行了设计,并通过ANSYS软件对云台的承力结构进行了静力学和动力学仿真分析,从理论上验证了云台结构设计的工作空间和结构性能。最后,确定稳定框架结构后,根据总体性能指标要求对云台的伺服电机和位置传感器进行了选型以及工作特性分析,并制作了云台样机。(3)云台控制系统设计与实现。本章分析了伺服稳定云台的控制原理,给出了各控制单元的关联图。接着在建立伺服电机数学模型的基础上,研究了PID控制算法和H_∞控制算法的阶跃响应,分析对比了仿真结果并确定了PID控制算法作为控制系统的核心控制算法。最后完成了控制系统的硬件设计。(4)云台系统实验及测量数据分析。为了验证无人机载云台系统的稳定控制性能,完成了稳定精度实验、枪械射击实验、地面跑车实验,并采用无线AHRS姿态记录仪等手段采集了无人机载云台系统在枪械射击过程中的稳定性数据和跑车实验姿态数据,分析了云台的抗冲击性能和抗扰动性能。