本文選題：四旋翼飛行器 + 模糊PID控制　； 參考：《江蘇理工學(xué)院》2016年碩士論文

【摘要】：四旋翼飛行器是一個復(fù)雜的非線性系統(tǒng),具有體形較小,無人駕駛,控制方法多樣,造價低廉且能夠在空中自主飛行等優(yōu)點,因此被廣泛應(yīng)用于軍用、民用等領(lǐng)域。但是由于干擾和不確定因素的存在,實現(xiàn)四旋翼飛行器的平穩(wěn)飛行控制具有一定的困難。然而要想實現(xiàn)四旋翼飛行器的平穩(wěn)飛行,四旋翼姿態(tài)穩(wěn)定性方面的研究價值越來越得到了提升。據(jù)此,本文圍繞四旋翼飛行器的姿態(tài)控制進(jìn)行研究,具體的工作有如下幾個方面:(1)基于四旋翼飛行器的研究背景,回顧了其國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,梳理了主要的控制方法,同時對四旋翼飛行器的飛行原理、四元數(shù)法和卡爾曼濾波算法等進(jìn)行了初步的分析和闡述。(2)根據(jù)控制、所需功能的需求,對STM32F103VCT6微控制器為核心的四旋翼飛行器軟硬件進(jìn)行設(shè)計。(3)首先,在動力學(xué)模型基礎(chǔ)上運用串級PID控制對四旋翼飛行器的六個狀態(tài)通道進(jìn)行整體控制。然后以其中一個狀態(tài)通道為例,采用經(jīng)典PID算法、模糊算法、模糊PID算法對其運用MATLAB進(jìn)行仿真和對比;同時設(shè)計了改進(jìn)的離散滑�？刂破�,并給出了傳統(tǒng)與改進(jìn)的控制方法仿真及對比;最后設(shè)計了優(yōu)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模控制器,即利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出ε(k)和δ(k)分別代替常規(guī)趨近律中的常數(shù)ε、δ,改善了控制效果。(4)在F450四旋翼飛行器基本測試平臺上,對飛行控制算法進(jìn)行了平臺測試及軟硬件的調(diào)試。本文在四旋翼飛行器動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上設(shè)計了模糊PID控制、改進(jìn)的離散滑�？刂�、優(yōu)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模控制等得到了較傳統(tǒng)方法更優(yōu)的響應(yīng)特性為今后的深入研究奠定了理論基礎(chǔ);且對四旋翼飛行器的軟硬件進(jìn)行了設(shè)計并利用串級PID算法實現(xiàn)了四旋翼飛行器的平穩(wěn)飛行,為實現(xiàn)多功能研究提供了測試平臺。
[Abstract]:Four-rotor aircraft is a complex nonlinear system with the advantages of small size unmanned control methods low cost and the ability to fly independently in the air so it has been widely used in military civilian and other fields. However, due to the existence of disturbance and uncertainty, it is difficult to realize the smooth flight control of four-rotor aircraft. However, in order to achieve the smooth flight of the four-rotor aircraft, the research value of the four-rotor attitude stability has been improved more and more. Accordingly, this paper focuses on the attitude control of four-rotor aircraft. The specific work is as follows: 1) based on the research background of four-rotor aircraft, this paper reviews the current research situation at home and abroad, and sorts out the main control methods. At the same time, the flight principle, quaternion method and Kalman filter algorithm of the four-rotor aircraft are analyzed and expounded. The software and hardware of the four-rotor aircraft with STM32F103VCT6 microcontroller as the core are designed. Firstly, based on the dynamic model, the six state channels of the four-rotor aircraft are controlled by cascade pid control. Then taking one of the state channels as an example, the classical pid algorithm and the fuzzy pid algorithm are used to simulate and compare them with MATLAB. At the same time, an improved discrete sliding mode controller is designed. The simulation and comparison between the traditional control method and the improved control method are given. Finally, an optimized neural network sliding mode controller is designed. That is to say, the output 蔚 k of BP neural network and 未 K) are used to replace the constant 蔚, 未 in the conventional approach law respectively, and the control effect is improved. The flight control algorithm is tested on the basic test platform of F450 four-rotor aircraft, and the software and hardware of the flight control algorithm are debugged. In this paper, a fuzzy pid control, an improved discrete sliding mode control, is designed based on the dynamic model of a four-rotor aircraft. The optimized neural network sliding mode control and so on obtained the better response characteristic than the traditional method, which laid the theoretical foundation for the further research in the future. The software and hardware of the four-rotor aircraft are designed and the stable flight of the four-rotor aircraft is realized by using cascade pid algorithm, which provides a test platform for multi-functional research.
【學(xué)位授予單位】：江蘇理工學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V249.1

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7 鄧寅U，

本文編號：2032222