發(fā)布時(shí)間：2020-05-30 12:55

【摘要】：針對(duì)無人機(jī)行業(yè)應(yīng)用面臨的續(xù)航和載重能力不足的瓶頸問題,本文給出了一種油動(dòng)發(fā)電多旋翼無人機(jī)的整體設(shè)計(jì)和工程實(shí)現(xiàn)方法,并針對(duì)導(dǎo)航定位、飛行控制、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等關(guān)鍵技術(shù)問題展開研究,主要工作如下:(1)針對(duì)現(xiàn)有慣性傳感器校準(zhǔn)方法精度低、現(xiàn)場校準(zhǔn)困難,往往需要輔助校準(zhǔn)裝置提供基準(zhǔn)等問題,提出一種基于高斯牛頓迭代優(yōu)化方法的慣性傳感器無依托校準(zhǔn)方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法比基于線性最小二乘的橢球擬合法精度更高。(2)針對(duì)現(xiàn)有自適應(yīng)姿態(tài)融合方法普遍存在模型非線性嚴(yán)重、計(jì)算量大、系統(tǒng)噪聲需要在線估計(jì)、未考慮陀螺儀零漂等問題,提出一種改進(jìn)的自適應(yīng)擴(kuò)展卡爾曼姿態(tài)估計(jì)方法,并介紹了卡爾曼高度位置融合原理,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了方法和原理的有效性。(3)對(duì)油動(dòng)無人機(jī)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)建模分析,結(jié)合實(shí)測數(shù)據(jù)給出了解耦的線性化模型,并基于線性矩陣不等式對(duì)無人機(jī)姿態(tài)控制設(shè)計(jì)了多目標(biāo)動(dòng)態(tài)輸出反饋控制器,通過仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明,該控制器具有良好的跟蹤能力和魯棒性。(4)分析了永磁無刷電機(jī)的直流等效模型在能量轉(zhuǎn)化鏈優(yōu)化設(shè)計(jì)中的作用,并通過理論分析和實(shí)測數(shù)據(jù)給出了其直流等效數(shù)學(xué)模型。然后,對(duì)永磁無刷電機(jī)的無感驅(qū)動(dòng)問題,設(shè)計(jì)了一種無感狀態(tài)觀測器,并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其有效性。(5)構(gòu)建了油動(dòng)多旋翼無人機(jī)整機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并介紹了系統(tǒng)硬件電路和上位機(jī)軟件等主要組成部分。最后通過戶外飛行實(shí)驗(yàn)對(duì)無人機(jī)姿態(tài)閉環(huán)控制和高度閉環(huán)控制進(jìn)行了驗(yàn)證。
【圖文】：

1 緒論.1 課題研究背景與意義無人機(jī)（Uncrewed vehicle、Unmannedvehicle 或 Drone）又稱無人載具，是一搭載人員的載具。通常使用遙控、導(dǎo)引或自動(dòng)駕駛來控制。可在科學(xué)研究、場地、軍事、休閑娛樂用途上使用。無人機(jī)可分為無人地面載具（UGV）、無人飛行（UAV）、無人海面載具（USV）、無人水下載具（UUV）和無人太空載具。在日語中， 無人機(jī) 被特指為 無人飛行載具 。本文所討論的無人機(jī)全部等同于無行載具（UAV）。當(dāng)前，，由于不同無人機(jī)系統(tǒng)在尺寸、質(zhì)量、航程、航時(shí)、飛行高度、飛行速度務(wù)等方面存在較大差異，沒有統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)[1]。無人機(jī)按用途一般可分為軍用機(jī)（圖 1.1）和民用無人機(jī)（圖 1.2）。軍用無人機(jī)主要用于偵察、打擊、電子干通信中繼等；民用無人機(jī)則可用于航拍、貨運(yùn)、巡查/監(jiān)視、農(nóng)林植保、氣象監(jiān)測質(zhì)勘探以及測繪等。由于軍用無人機(jī)技術(shù)水平高、系統(tǒng)復(fù)雜、造價(jià)高昂和涉密等，本文只討論民用無人機(jī)。

1 緒論.1 課題研究背景與意義無人機(jī)（Uncrewed vehicle、Unmannedvehicle 或 Drone）又稱無人載具，是一搭載人員的載具。通常使用遙控、導(dǎo)引或自動(dòng)駕駛來控制。可在科學(xué)研究、場地、軍事、休閑娛樂用途上使用。無人機(jī)可分為無人地面載具（UGV）、無人飛行（UAV）、無人海面載具（USV）、無人水下載具（UUV）和無人太空載具。在日語中， 無人機(jī) 被特指為 無人飛行載具 。本文所討論的無人機(jī)全部等同于無行載具（UAV）。當(dāng)前，由于不同無人機(jī)系統(tǒng)在尺寸、質(zhì)量、航程、航時(shí)、飛行高度、飛行速度務(wù)等方面存在較大差異，沒有統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)[1]。無人機(jī)按用途一般可分為軍用機(jī)（圖 1.1）和民用無人機(jī)（圖 1.2）。軍用無人機(jī)主要用于偵察、打擊、電子干通信中繼等；民用無人機(jī)則可用于航拍、貨運(yùn)、巡查/監(jiān)視、農(nóng)林植保、氣象監(jiān)測質(zhì)勘探以及測繪等。由于軍用無人機(jī)技術(shù)水平高、系統(tǒng)復(fù)雜、造價(jià)高昂和涉密等，本文只討論民用無人機(jī)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V279

【參考文獻(xiàn)】

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1 張欣;白越;趙常均;王日俊;宮勛;續(xù)志軍;;多旋翼姿態(tài)解算中的改進(jìn)自適應(yīng)擴(kuò)展Kalman算法[J];光學(xué)精密工程;2014年12期

2 李延平;劉莉;;太陽能/氫能混合動(dòng)力無人機(jī)及關(guān)鍵技術(shù)[J];飛航導(dǎo)彈;2014年07期

3 王大方;劉智祺;金毅;趙桂范;;基于反電動(dòng)勢積分法的無位置傳感器直流無刷電機(jī)試探性起動(dòng)研究[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2012年12期

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5 黃小凱;陳云霞;康銳;;加速度計(jì)參數(shù)變化建模方法[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2010年10期

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9 胡文華,宋平崗;無刷直流電機(jī)三次諧波位置檢測法[J];華東交通大學(xué)學(xué)報(bào);2003年04期

10 董富紅,紀(jì)志成,沈艷霞,吳定會(huì);直流無刷電機(jī)定子三次諧波反電勢的過零檢測及其相位修正[J];中小型電機(jī);2003年04期

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本文編號(hào)：2688163