近年来,翼伞在救灾物资投放、作战补给和航天器回收方面显示出强大的优越性。翼伞空投系统受到广泛研究。但由于翼伞空投数据有限,难以满足理论研究与应用的需求,因此本课题提出了研发伞载数据采集与控制系统的构思,采集翼伞降落过程中翼伞状态数据和大气参数,并对翼伞归航进行自主控制,并应用于工程实践。本文首先研究了伞载数据采集与控制系统,设计了翼伞空投系统的总体架构,分析了翼伞空投系统的组成模块。在具体应用背景下,详细分析了伞载数据采集与控制系统的硬件平台和传感器选型,并详细介绍了操作系统的选型、裁剪和安全性。同时为硬件模块设计了伞载数据采集系统核心电气腔体和假人外壳结构,使设备集成于一体,提高了设备的稳定性和可靠性。其次设计了伞载数据采集系统软件架构,实现了各传感器数据采集模块,包括航姿参考系统、GPS模块、单轴加速度、数据采集卡模块、气压传感器模块;设计了合理的数据传输帧格式,采用霍夫曼编码的压缩方法对数据进行压缩,减少了数据发送量,提高了数据收发速度和伞载数据采集系统的实时性;设计了伞载数据采集系统与地面站的通信协议,确保了通信的实时性和可靠性。随后研究了翼伞归航控制方法。依据项目实际需求,采用PID控制作为翼伞归航控制方法;分析了PID控制的基本原理和控制器参数对PID控制性能的影响;由于PID参数的工程整定方法复杂且精度不高,本文采用遗传算法整定PID参数;对遗传算法的选择、交叉、变异算子进行改进,将改进的遗传算法用于PID参数优化,取得了较好的效果。最后本文对伞载数据采集系统核心电气腔体进行室外投放试验,通过对腔体内外加速度值的采集及分析,验证了核心腔体外部减震层起到了良好的减震效果。