本文關(guān)鍵詞：基于QFT的變距變轉(zhuǎn)速四旋翼飛行器控制技術(shù)研究　出處：《南京航空航天大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：四旋翼飛行器具有結(jié)構(gòu)對稱、構(gòu)造簡單、優(yōu)越的懸停和低速飛行性能、靈活簡便的操縱方式等特點,是目前研究的熱點。小型四旋翼飛行器往往載重和續(xù)航時間受限,本文以具有大載重、長續(xù)航時間的變距變轉(zhuǎn)速四旋翼飛行器為研究對象,建立了飛行動力學(xué)模型,進行控制律設(shè)計,實現(xiàn)了MATLAB/Flightgear的聯(lián)合視景仿真。首先,針對變距變轉(zhuǎn)速四旋翼飛行器,分析其運動方式和工作原理,建立其非線性飛行動力學(xué)模型,并基于小擾動假設(shè)對非線性模型作了配平計算,對飛行器的操縱性和耦合性作了分析,為控制律設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。其次,針對建立的變距變轉(zhuǎn)速四旋翼飛行器飛行動力學(xué)模型,設(shè)計其控制律。基于定量反饋理論(QFT)設(shè)計了其姿態(tài)角速率回路的控制器和濾波器,使得內(nèi)環(huán)回路具有良好解耦和跟蹤性能;外環(huán)控制回路(姿態(tài)回路、三軸線速度回路、三軸位置回路)采用經(jīng)典PID理論進行設(shè)計。通過MTALAB/Simulink仿真驗證表明運用QFT設(shè)計的內(nèi)回路具有很強的抗干擾和解耦性能,運用PID控制理論設(shè)計的外回路具有良好的控制效果。再次,建立了三維實時視景仿真平臺。通過UDP通信協(xié)議,進行了MATLAB與Flight Gear聯(lián)合仿真,通過三維可視仿真實驗進一步驗證控制律性能。最后,對變距變轉(zhuǎn)速四旋翼飛行器的硬件系統(tǒng)進行了介紹,并進行了試飛實驗。
[Abstract]:Four rotor aircraft with symmetrical structure, simple structure, superior hover and low speed flight performance characteristics, flexible and simple control methods, is a hot topic at present. A small four rotor aircraft often load and the life time is limited, this paper has a large load, long life time of the variable pitch variable speed four rotor aircraft as the research object. A flight dynamics model, the control law design, realizes the combination of visual simulation of MATLAB/Flightgear. Firstly, aiming at the variable pitch variable speed four rotor aircraft, analysis the movement mode and working principle, establish the nonlinear flight dynamics model, and based on the assumption of small disturbance of nonlinear model for the calculation of the aircraft maneuverability. And the coupling is analyzed, which laid the foundation for the design of control law. Secondly, according to the establishment of the variable pitch variable speed four rotor aircraft flight dynamics model. The control law. Based on quantitative feedback theory (QFT) controller and filter the angular velocity loop design, the inner loop has good decoupling and tracking performance; the outer control loop (three axis attitude loop, speed loop, position loop three axis) using classical PID theory is verified by MTALAB/Simulink simulation design. Show that the use of inner loop QFT design has a strong anti-interference and decoupling performance, using PID control theory to the design of the outer loop has good control effect. Thirdly, a real-time 3D scene simulation platform. Through the UDP communication protocol, the joint simulation of MATLAB and Flight Gear, the 3D visual simulation experiment to validate control the law of performance. Finally, the hardware system of variable pitch variable speed four rotor aircraft were introduced, and the experimental test.

【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V249.1;V275.1

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本文編號：1377506