發(fā)布時(shí)間：2018-10-26 11:53

【摘要】：如今是無人機(jī)飛速發(fā)展的年代,無論是軍用還是民用,無人機(jī)越來越體現(xiàn)出其巨大的實(shí)用價(jià)值,隨著應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,人們對(duì)無人機(jī)的要求也越來越高,從基本的飛行控制到智能自主飛行,無人機(jī)的研究在向著更高水平發(fā)展。無人機(jī)的穩(wěn)定控制是其進(jìn)行一切任務(wù)的基礎(chǔ),論文依據(jù)仿人智能控制理論,設(shè)計(jì)了一種四旋翼無人機(jī)仿人智能控制器,通過分段操作實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)的精確控制,為驗(yàn)證控制器的可行性和優(yōu)越性,論文對(duì)其和傳統(tǒng)的串級(jí)PID控制器進(jìn)行了仿真對(duì)比,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明論文設(shè)計(jì)的控制器對(duì)四旋翼無人機(jī)的控制效果更優(yōu)。無人機(jī)路徑規(guī)劃是無人機(jī)實(shí)現(xiàn)自主飛行的一個(gè)重要部分,而且由于無人機(jī)任務(wù)的復(fù)雜度不斷增加,高效的飛行是必不可少的,所以無人機(jī)的路徑規(guī)劃技術(shù)受到更多關(guān)注。無人機(jī)路徑規(guī)劃是指在已知或未知環(huán)境條件下,指定無人機(jī)飛行的起點(diǎn)和終點(diǎn),無人機(jī)自主完成飛行路徑的設(shè)計(jì)工作,并且保證某項(xiàng)飛行指標(biāo)最優(yōu)。在移動(dòng)機(jī)器入領(lǐng)域或者二維環(huán)境下,路徑規(guī)劃技術(shù)的發(fā)展相對(duì)成熟,已經(jīng)有很多算法得到應(yīng)用,像蟻群算法、遺傳算法等,都取得了不錯(cuò)的效果,無人機(jī)路徑規(guī)劃在三維環(huán)境下進(jìn)行,其復(fù)雜度有了很大升高,而且還要考慮無人機(jī)自身?xiàng)l件的約束等因素,使得問題更加復(fù)雜,很多算法都不能滿足規(guī)劃要求,需要進(jìn)一步研究。論文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上,先對(duì)較為常用的遺傳算法進(jìn)行了研究,對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)從而用于路徑規(guī)劃中,取得了一定效果,但論文只研究了其在柵格建模的基礎(chǔ)上的應(yīng)用,考慮到無人機(jī)飛行環(huán)境的寬度和廣度以及飛行路徑的平滑度等因素,論文結(jié)合已有研究成果,進(jìn)一步提出一種基于A*算法的Dubins路徑規(guī)劃算法,將無人機(jī)自身的轉(zhuǎn)彎半徑約束考慮在內(nèi),可以規(guī)劃出一條平滑的最短飛行路徑。文中對(duì)提出的規(guī)劃算法進(jìn)行了詳細(xì)介紹,從原理到具體過程,從二維到三維,最后通過MATLAB仿真對(duì)該方法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了其有效性。
[Abstract]:Today is the era of rapid development of UAV, whether military or civilian, UAV more and more reflect its great practical value, with the application of more and more extensive, people's requirements for UAVs are also increasing. From basic flight control to intelligent autonomous flight, the research of UAV is developing to a higher level. The stability control of UAV is the basis of all its tasks. According to the theory of humanoid intelligent control, this paper designs a kind of humanoid intelligent controller of four-rotor UAV, and realizes the precise control of UAV by subsection operation. In order to verify the feasibility and superiority of the controller, the paper compares the controller with the traditional cascade PID controller. The experimental results show that the controller designed in this paper has better control effect on the four-rotor UAV. UAV path planning is an important part of UAV autonomous flight, and because of the increasing complexity of UAV mission, efficient flight is essential, so UAV path planning technology has received more attention. UAV path planning is to specify the starting point and end point of UAV flight under the condition of known or unknown environment. UAV independently completes the design of flight path and ensures the optimal flight index. In the mobile machine field or two-dimensional environment, the development of path planning technology is relatively mature, there have been a lot of algorithms have been applied, such as ant colony algorithm, genetic algorithm, and so on, have achieved good results. UAV path planning is carried out in three dimensional environment, its complexity has been greatly increased, and the constraints of UAV's own conditions must be taken into account, which makes the problem more complex, and many algorithms can not meet the planning requirements. Further study is needed. On the basis of the existing research, this paper first studies the more commonly used genetic algorithm, and improves it to get some effect in path planning, but the paper only studies its application on the basis of grid modeling. Considering the width and breadth of the UAV flight environment and the smoothness of the flight path, this paper proposes a Dubins path planning algorithm based on the A* algorithm combined with the existing research results. Taking the turning radius constraints of UAV into account, a smooth shortest flight path can be planned. In this paper, the proposed programming algorithm is introduced in detail, from the principle to the concrete process, from two to three dimensions. Finally, the simulation experiment of the method is carried out through MATLAB simulation, and the validity of the method is verified.
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V279;V249

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本文編號(hào)：2295626