本文關(guān)鍵詞：傾轉(zhuǎn)定翼四旋翼無人機垂直起降控制系統(tǒng)設(shè)計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《南京信息工程大學(xué)》 2014年

傾轉(zhuǎn)定翼四旋翼無人機垂直起降控制系統(tǒng)設(shè)計

胡鎮(zhèn)  

【摘要】：傾轉(zhuǎn)翼無人機兼具旋翼無人機和固定翼無人機的優(yōu)點,能夠垂直起降、定點懸浮,還可以高速巡航飛行。在飛行模式上有垂直起降飛行模式、過渡飛行模式和固定翼飛行模式,填補了旋翼飛機和固定翼飛機飛行速度包線之間的空白,因此能夠勝任旋翼無人機或者固定翼無人機單獨無法完成的任務(wù),在軍事和民用兩方面均能發(fā)揮重要作用。本文以傾轉(zhuǎn)定翼四旋翼飛行器為研究對象,建立了適用于室外飛行的傾轉(zhuǎn)定翼四旋翼飛行器實驗平臺,并在此基礎(chǔ)上,對傾轉(zhuǎn)定翼四旋翼飛行器的垂直起降模式設(shè)計飛行控制算法。 首先,根據(jù)傾轉(zhuǎn)定翼四旋翼飛行器對機身、控制以及飛行任務(wù)的要求,設(shè)計合理的飛行器機體,給出滿足要求的微控制器、傳感器和執(zhí)行器等,對機體構(gòu)型、硬件平臺進行優(yōu)化設(shè)計,最終完成傾轉(zhuǎn)定翼四旋翼飛行器實驗平臺的設(shè)計。 其次,根據(jù)動力學(xué)原理建立傾轉(zhuǎn)定翼四旋翼飛行器三種飛行模式的動態(tài)方程,并針對垂直起降模式進行線性化處理,在此基礎(chǔ)上設(shè)計了控制器。控制算法主要采用PID控制算法、線性二次型控制算法和滑模變結(jié)構(gòu)控制算法。為了達到實時控制的目的,本文提出了一種分層控制方法,并設(shè)計了三層控制器,包含姿態(tài)控制器、速度控制器和位置控制器。針對俯仰和滾轉(zhuǎn)姿態(tài)控制,本文設(shè)計了使用線性二次型最優(yōu)控制算法的控制器；針對水平方向的速度控制,本文設(shè)計了一種使用滑模變結(jié)構(gòu)控制算法的控制器,該控制器對系統(tǒng)不確定性因素具有較強的魯棒性和抗干擾性。 最后,設(shè)計機載嵌入式軟件系統(tǒng),對設(shè)計的控制器進行仿真驗證,并在傾轉(zhuǎn)定翼四旋翼飛行器實驗平臺上對算法進行了實際驗證；飛行實驗結(jié)果表明,本文建立的傾轉(zhuǎn)定翼四旋翼飛行器實驗平臺和設(shè)計的實時控制器具有良好的性能。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：V279;V249.1
【目錄】：

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