本文關(guān)鍵詞：模糊PID控制方法在四旋翼飛行器系統(tǒng)中的應(yīng)用研究　出處：《河南大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：四旋翼飛行器是一種由位于十字交叉頂端的四個螺旋槳驅(qū)動的飛行器,其具有垂直起降、全方位任意航行的飛行特性,且其飛行姿態(tài)完全由四個螺旋槳產(chǎn)生的力來控制,相比較固定翼飛行器及普通的單旋翼飛行器具有動作靈敏、操控更容易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。四旋翼飛行器同時還具有輸入欠驅(qū)動(6個自由度,4個輸入)、控制變量多、耦合性強(qiáng)、非線性、常參數(shù)不確定及飛行環(huán)境不確定等特性,對其的研究涵蓋了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、材料工程、物理力學(xué)、氣動力學(xué)、慣性導(dǎo)航與制導(dǎo)、傳感技術(shù)、能源技術(shù)、遙感技術(shù)、無線電技術(shù)、微機(jī)電一體化技術(shù)等各項(xiàng)綜合技術(shù)。因此四旋翼飛行器一直是世界各國相關(guān)科研機(jī)構(gòu)的熱門研究對象。本文以四旋翼飛行器作為研究對象,對四旋翼飛行器的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了深入的調(diào)研,全面闡述了四旋翼飛行器的發(fā)展歷史、應(yīng)用領(lǐng)域及關(guān)鍵技術(shù)。此外,本文以實(shí)驗(yàn)室搭建的物理平臺為實(shí)際研究對象,對四旋翼飛行器進(jìn)行數(shù)學(xué)建模以及控制算法的研究。首先,基于可操作性和性價比設(shè)計(jì)了四旋翼飛行器的物理結(jié)構(gòu),結(jié)合相關(guān)硬件設(shè)施及傳感器電路搭建物理平臺。測試結(jié)果表明該物理平臺能夠滿足對四旋翼飛行器特性研究的需要。其次對所搭建的平臺進(jìn)行力學(xué)分析,通過在不同坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)換并依據(jù)牛頓-歐拉方程建立其運(yùn)動學(xué)方程而獲得四旋翼飛行器的非線性數(shù)學(xué)模型。然后對于傳感器獲取的姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理,分析了卡爾曼濾波算法和互補(bǔ)濾波算法的特性,最終選用互補(bǔ)濾波算法融合陀螺儀、加速度計(jì)的數(shù)據(jù),以獲得準(zhǔn)確的飛行姿態(tài)。最后,針對當(dāng)前四旋翼飛行器研究的最大問題姿態(tài)穩(wěn)定性控制問題,創(chuàng)造性的提出模糊PID控制算法,利用MATLAB軟件的模糊邏輯工具箱設(shè)計(jì)模糊PID控制算法對四旋翼飛行器進(jìn)行姿態(tài)穩(wěn)定性控制,在MATLAB環(huán)境下進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)并在實(shí)際的物理平臺上進(jìn)行效果驗(yàn)證。結(jié)果表明,這種控制算法能對四旋翼飛行器進(jìn)行精確和快速控制,實(shí)現(xiàn)了研究目標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V249.1

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋亞平;淺談旋翼的防腐維護(hù)[J];航空維修與工程;2004年04期

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本文編號：1308092