本文關(guān)鍵詞：四旋翼飛行器姿態(tài)控制算法的研究　出處：《南昌大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著低空領(lǐng)域的開放,多旋翼飛行器作為一種依靠調(diào)節(jié)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速直接控制飛行的非傳統(tǒng)無人機(jī),因其制作簡單、控制靈活,并且能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的地理環(huán)境和氣象,在軍事和民用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。其次,作為一個典型的欠驅(qū)動(輸出多于輸入)、強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng),將其作為科學(xué)研究的對象也是極具意義。本文選取以四個旋翼作為輸入的旋翼無人機(jī)為研究對象,在建立和分析了四旋翼飛行器的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,針對飛行器的姿態(tài)穩(wěn)定性控制問題,分別采用了線性和非線性的控制方法,設(shè)計了三種姿態(tài)控制算法,并通過仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。本文主要的研究工作如下:1、通過研究四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)以及控制原理,本文采用理論推導(dǎo)建模方法(機(jī)理建模方法),根據(jù)牛頓第二定律和歐拉方程建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,且針對飛行器的姿態(tài)控制穩(wěn)定性問題,在相關(guān)的假設(shè)條件下對模型進(jìn)行了一定的簡化,為姿態(tài)控制算法的研究奠定了基礎(chǔ)。2、根據(jù)四旋翼飛行器的數(shù)學(xué)模型,采用串級PID控制算法設(shè)計了飛行器系統(tǒng)的高度姿態(tài)控制器。運(yùn)用Matlab/simulink搭建了仿真平臺,仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該控制器的有效性。3、針對系統(tǒng)的欠驅(qū)動特性和系統(tǒng)動態(tài)特性的影響,為了提高飛行器的控制效率和精度,本文采用基于反步法的滑�？刂圃O(shè)計了四旋翼飛行器的姿態(tài)控制器,且經(jīng)過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所設(shè)計控制器的有效性和可行性。仿真結(jié)果表明,滑�？刂扑惴ǖ目刂菩Ч麅�(yōu)于串級PID控制,具有一定的魯棒性。4、為了模擬實(shí)際的飛行環(huán)境,考慮外界諸多的干擾因素,提出了基于自適應(yīng)反步法的滑模控制,仿真結(jié)果表明所設(shè)計的控制器具有良好的控制效果,且抗干擾能力強(qiáng),具有較強(qiáng)的魯棒性。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V249

【參考文獻(xiàn)】

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2 江杰;豈偉楠;;四旋翼飛行器建模與PID控制器設(shè)計[J];電子設(shè)計工程;2013年23期

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本文編號：1326740