本文關(guān)鍵詞：四旋翼無人機(jī)機(jī)動(dòng)控制算法的研究與設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：四旋翼無人機(jī)外形新穎、結(jié)構(gòu)緊湊、具有良好的機(jī)動(dòng)性能,加之其可靠性高、維護(hù)成本低等特點(diǎn),使其在包括航拍,物流,農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛,同時(shí)也成為學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。四旋翼無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)屬于欠驅(qū)動(dòng),非線性的多輸入多輸出系統(tǒng),采用合適的控制算法是保證四旋翼無人機(jī)良好性能的關(guān)鍵。首先,分析四旋翼無人機(jī)的結(jié)構(gòu)組成以及飛行原理,建立了四旋翼無人機(jī)的數(shù)學(xué)模型,采用LPV(Linear Parameter Varying)法則將其數(shù)學(xué)模型線性化。得到的四旋翼線性化數(shù)學(xué)模型為具有低增益的一階滯后時(shí)滯非自衡模型(FOLIPD)。針對(duì)在輸入飽和條件下FOLIPD這一模型的控制問題,本文提出一種名叫蝎子算法的解決方案。為了將其應(yīng)用于實(shí)際工程,通過標(biāo)準(zhǔn)化和工程化,得到工程蝎子算法,并運(yùn)用描述函數(shù)法獲得工程蝎子算法的穩(wěn)定條件。利用遺傳算法尋優(yōu),獲得工程蝎子算法控制參數(shù)的最佳值。通過對(duì)算法最佳控制參數(shù)的回歸分析,得到其有效地參數(shù)整定公式,并驗(yàn)證了其在四旋翼無人機(jī)系統(tǒng)中的控制效果。然后,針對(duì)四旋翼無人機(jī)數(shù)學(xué)模型非線性與欠驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn),將四旋翼無人機(jī)的控制分解為姿態(tài)控制和位置控制,利用反步法控制四旋翼無人機(jī)的姿態(tài),對(duì)四旋翼無人機(jī)的機(jī)動(dòng)性能進(jìn)行分析,并針對(duì)直線和螺旋線兩種機(jī)動(dòng)軌跡提出跟蹤策略,分別利用PID算法和工程蝎子算法設(shè)計(jì)位置控制器,對(duì)機(jī)動(dòng)跟蹤效果進(jìn)行仿真比較。最后,對(duì)四旋翼自主起降系統(tǒng)的總體控制方案進(jìn)行初步搭建,并對(duì)無人機(jī)源代碼進(jìn)行分析與研究,實(shí)現(xiàn)無人機(jī)與地面站的無線通訊,為下一步的研究奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：四旋翼無人機(jī) FOLIPD模型 蝎子算法 機(jī)動(dòng)控制
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V249.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題背景與研究意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)11-14
• 1.2.1 四旋翼無人機(jī)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)11-13
• 1.2.2 低增益時(shí)滯非自衡過程研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排14-16
• 第2章 四旋翼無人機(jī)動(dòng)力學(xué)模型16-24
• 2.1 引言16
• 2.2 四旋翼無人機(jī)工作原理16-17
• 2.3 四旋翼無人機(jī)數(shù)學(xué)建模17-21
• 2.4 動(dòng)力學(xué)模型線性化21-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第3章 蝎子算法的分析與設(shè)計(jì)24-45
• 3.1 引言24
• 3.2 蝎子算法的分析與設(shè)計(jì)24-31
• 3.2.1 FOLIPD模型介紹24-25
• 3.2.2 蝎子算法的分析與研究25-27
• 3.2.3 蝎子算法的仿真與對(duì)比27-31
• 3.3 蝎子算法穩(wěn)定性分析31-34
• 3.4 工程蝎子算法的參數(shù)整定34-40
• 3.4.1 遺傳算法參數(shù)尋優(yōu)34-37
• 3.4.2 參數(shù)整定公式37-40
• 3.5 仿真分析與驗(yàn)證40-44
• 3.5.1 參數(shù)整定公式仿真驗(yàn)證40-41
• 3.5.2 四旋翼蝎子算法的設(shè)計(jì)與仿真41-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第4章 四旋翼無人機(jī)機(jī)動(dòng)跟蹤算法研究45-59
• 4.1 引言45
• 4.2 四旋翼無人機(jī)姿態(tài)控制器的分析與設(shè)計(jì)45-49
• 4.3 四旋翼無人機(jī)機(jī)動(dòng)策略的分析與設(shè)計(jì)49-52
• 4.3.1 四旋翼無人機(jī)機(jī)動(dòng)性能分析49-50
• 4.3.2 直線機(jī)動(dòng)模式50-51
• 4.3.3 螺旋線機(jī)動(dòng)模式51-52
• 4.4 位置控制器的設(shè)計(jì)與仿真52-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 第5章 四旋翼無人機(jī)自主起降平臺(tái)搭建59-68
• 5.1 引言59
• 5.2 四旋翼無人機(jī)特性及需求分析59-60
• 5.3 自主起降系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)60-63
• 5.4 APM源代碼架構(gòu)分析63-65
• 5.5 上位機(jī)與四旋翼無人機(jī)的通訊實(shí)現(xiàn)65-67
• 5.6 本章小結(jié)67-68
• 總結(jié)與展望68-70
• 1 本文的主要研究?jī)?nèi)容與貢獻(xiàn)68-69
• 2 需要進(jìn)一步的研究工作69-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 附錄74-75
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單75-76
• 致謝76

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1 辛健成;美國(guó)海軍無人機(jī)發(fā)展歷程[J];機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用;2000年05期

2 時(shí)兆峰;以色列組建專門的無人機(jī)管理部門[J];飛航導(dǎo)彈;2001年10期

3 徐文;俄羅斯的無人機(jī)系統(tǒng)——格蘭特[J];飛航導(dǎo)彈;2003年07期

4 何一波;各國(guó)使用的主要輕型無人機(jī)[J];飛航導(dǎo)彈;2003年11期

5 馬曉平;系統(tǒng)工程學(xué)在無人機(jī)研制中的應(yīng)用[J];航空科學(xué)技術(shù);2003年04期

6 柯邊;“影子200”戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)[J];航天電子對(duì)抗;2003年06期

7 溫羨嶠,李英;從美國(guó)無人機(jī)的發(fā)展來看無人機(jī)在未來戰(zhàn)爭(zhēng)中的應(yīng)用前景[J];現(xiàn)代防御技術(shù);2003年05期

8 王永壽;日本無人機(jī)的研究開發(fā)現(xiàn)狀與動(dòng)向[J];飛航導(dǎo)彈;2003年08期

9 袁剛輝;徐志紅;;不斷壯大的俄羅斯無人機(jī)家族[J];現(xiàn)代兵器;2003年02期

10 徐文;俄羅斯無人機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀[J];飛航導(dǎo)彈;2004年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王林;張慶杰;朱華勇;沈林成;;遠(yuǎn)程異地多無人機(jī)系統(tǒng)控制權(quán)切換技術(shù)研究[A];2009中國(guó)控制與決策會(huì)議論文集（3）[C];2009年

2 譚健美;張琚;閆娟;;信息無人機(jī)系統(tǒng)——無人機(jī)發(fā)展史上新的里程碑[A];第二屆中國(guó)航空學(xué)會(huì)青年科技論壇文集[C];2006年

3 黃愛鳳;鄧克緒;;民用無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)[A];第九屆長(zhǎng)三角科技論壇——航空航天科技創(chuàng)新與長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展分論壇論文集[C];2012年

4 劉長(zhǎng)亮;;無人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)氣道開度自適應(yīng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];2009年中國(guó)智能自動(dòng)化會(huì)議論文集（第三分冊(cè)）[C];2009年

5 丁霖;;無人機(jī)系統(tǒng)人機(jī)交互界面淺析[A];探索 創(chuàng)新 交流（第4集）——第四屆中國(guó)航空學(xué)會(huì)青年科技論壇文集[C];2010年

6 劉澤坤;呂繼淮;;艦載無人機(jī)系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性[A];人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)工程創(chuàng)立20周年紀(jì)念大會(huì)暨第五屆全國(guó)人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2001年

7 葉烽;宋祖勛;;無人機(jī)系統(tǒng)電磁兼容性測(cè)試研究[A];第十四屆全國(guó)電磁兼容學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

8 易當(dāng)祥;呂國(guó)志;沈玲玲;;多級(jí)路況下車載無人機(jī)疲勞載荷仿真[A];第十二屆全國(guó)疲勞與斷裂學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

9 錢正祥;金繼才;楊鷺怡;;未來局部戰(zhàn)爭(zhēng)中反無人機(jī)作戰(zhàn)對(duì)策研究[A];探索創(chuàng)新交流－－中國(guó)航空學(xué)會(huì)青年科技論壇文集[C];2004年

10 高鵬騏;晏磊;趙紅穎;何定洲;;無人機(jī)遙感控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];第十五屆全國(guó)遙感技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文摘要集[C];2005年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 洪山;法國(guó)、德國(guó)和西班牙簽約共同研發(fā)三國(guó)無人機(jī)系統(tǒng)[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2007年

2 崔璽康;對(duì)抗無人機(jī)所面臨的新挑戰(zhàn)[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2007年

3 林英;無人機(jī)將進(jìn)入現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)領(lǐng)域[N];光明日?qǐng)?bào);2007年

4 本報(bào)記者 陳永杰　馬佳;中國(guó)無人機(jī)亮相：戰(zhàn)爭(zhēng)“零傷亡”將實(shí)現(xiàn)[N];北京科技報(bào);2008年

5 祖茜楓;“綜合者”：攜帶小導(dǎo)彈的小無人機(jī)[N];中國(guó)國(guó)防報(bào);2008年

6 王磊;印度期望打造強(qiáng)大無人機(jī)部隊(duì)[N];學(xué)習(xí)時(shí)報(bào);2009年

7 李荔;無人機(jī)“俯瞰”黃河災(zāi)情[N];北京科技報(bào);2011年

8 本報(bào)記者 宋斌斌;我國(guó)無人機(jī)應(yīng)用高端化趨勢(shì)明顯[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2011年

9 吳飛;反恐十年無人機(jī)扶搖直上[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2011年

10 司古;美無人機(jī)遭神秘病毒入侵[N];國(guó)防時(shí)報(bào);2011年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉洋;動(dòng)態(tài)環(huán)境中的無人機(jī)路徑規(guī)劃研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2015年

2 高九州;無人機(jī)自主著陸控制[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2016年

3 陳巖;蟻群優(yōu)化理論在無人機(jī)戰(zhàn)術(shù)控制中的應(yīng)用研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

4 林林;基于協(xié)同機(jī)制的多無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃研究[D];北京郵電大學(xué);2013年

5 劉春陽(yáng);無人機(jī)隱身技術(shù)若干問題研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

6 王小剛;非線性濾波方法在無人機(jī)相對(duì)導(dǎo)航上的應(yīng)用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

7 黃國(guó)勇;變推力軸線無人機(jī)飛行控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

8 鄭維剛;基于無人機(jī)紅外影像技術(shù)的配電網(wǎng)巡檢系統(tǒng)研究[D];沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

9 許德新;無人機(jī)光電載荷視軸穩(wěn)定技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

10 唐晏;基于無人機(jī)采集圖像的植被識(shí)別方法研究[D];成都理工大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 趙敏;分布式多類型無人機(jī)協(xié)同任務(wù)分配研究及仿真[D];南京理工大學(xué);2009年

2 劉志花;無人機(jī)故障預(yù)測(cè)與健康管理技術(shù)研究[D];北京化工大學(xué);2010年

3 劉愛兵;可變形無人機(jī)設(shè)計(jì)[D];南京航空航天大學(xué);2009年

4 易姝姝;無人機(jī)飛行場(chǎng)景及數(shù)據(jù)的可視化仿真與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2010年

5 張佳璐;無人機(jī)項(xiàng)目綜合評(píng)價(jià)研究[D];北京郵電大學(xué);2011年

6 趙志鴻;某型無人機(jī)雙發(fā)火箭助推發(fā)射動(dòng)力學(xué)建模與仿真研究[D];南京理工大學(xué);2007年

7 李建華;某無人機(jī)發(fā)射系統(tǒng)技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2008年

8 戴世通;無人機(jī)飛行可視化仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];西安理工大學(xué);2008年

9 曹攀峰;敵對(duì)與非敵對(duì)環(huán)境下無人機(jī)群的協(xié)同搜索路徑與策略研究[D];復(fù)旦大學(xué);2010年

10 張錫憲;無人機(jī)測(cè)控中數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：四旋翼無人機(jī)機(jī)動(dòng)控制算法的研究與設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：252207