本文關(guān)鍵詞：四旋翼無人飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 四旋翼飛行器 姿態(tài)控制 動(dòng)力學(xué)模型 控制算法 控制系統(tǒng)

【摘要】：四旋翼無人飛行器在現(xiàn)代軍事戰(zhàn)爭、智能機(jī)械等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,涉及眾多領(lǐng)域的高、精、尖技術(shù),因此成為當(dāng)今國際研究的熱門課題。設(shè)計(jì)高機(jī)動(dòng)性、高穩(wěn)定性及可滿足遠(yuǎn)程大載重需求的四旋翼飛行器是當(dāng)前國際研究的重點(diǎn)難點(diǎn)。本課題從控制算法和軟硬件實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面對四旋翼無人飛行器姿態(tài)控制展開研究。主要工作如下： 1.建立了基于牛頓-歐拉方程的四旋翼無人飛行器動(dòng)力學(xué)模型和準(zhǔn)LPV模型,并結(jié)合飛行器特殊機(jī)械結(jié)構(gòu)對其動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了深入分析,為后續(xù)控制算法的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。 2.提出了基于PID控制對四旋翼飛行器空中姿態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法,并針對被控對象模型對算法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,飛行器可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)、低誤差飛行,該方法具有易調(diào)節(jié)及強(qiáng)魯棒性的優(yōu)點(diǎn)。 將滑模變結(jié)構(gòu)控制理論應(yīng)用于四旋翼飛行器姿態(tài)控制,設(shè)計(jì)了滑模控制器,使系統(tǒng)狀態(tài)在設(shè)定的滑模面上滑動(dòng)。仿真結(jié)果顯示,此算法具有消除穩(wěn)態(tài)誤差的特點(diǎn),可以有效減小各通道的超調(diào)量。 利用隱性廣義預(yù)測控制來調(diào)節(jié)四旋翼飛行器空中的飛行姿態(tài)。仿真數(shù)據(jù)表明,此控制系統(tǒng)具有響應(yīng)時(shí)間短的特點(diǎn),各通道達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí),飛行器可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定飛行,此方法可使飛行器快速跟蹤目標(biāo)角度,表現(xiàn)出良好的動(dòng)態(tài)性能。 3.設(shè)計(jì)以STM32f103為核心的飛行控制系統(tǒng),搭建了四旋翼無人飛行器實(shí)驗(yàn)平臺(tái),完成了硬件電路設(shè)計(jì)、模塊化軟件設(shè)計(jì),并針對三種控制算法進(jìn)行了大量飛行實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明三種算法均能夠?qū)崿F(xiàn)對飛行器空中姿態(tài)的控制,實(shí)際飛行情況基本達(dá)到預(yù)期效果。 本文針對四旋翼飛行器獨(dú)特的模型結(jié)構(gòu),將三種不同的控制算法應(yīng)用于飛行平臺(tái)中,成功實(shí)現(xiàn)了飛行器姿態(tài)的控制,為四旋翼飛行器控制算法的進(jìn)一步研究和實(shí)際應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V249.122

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 王帥;周洋;;用于危險(xiǎn)區(qū)域物品清理的四旋翼飛行抓捕手[J];兵工自動(dòng)化;2011年03期

2 趙鶴;王U哤，

本文編號(hào)：1223704