【摘要】：無(wú)人機(jī)用途廣泛,種類繁多,按飛行平臺(tái)構(gòu)型分類主要分為旋翼和固定翼兩類,隨著科技的進(jìn)步和需求的日益增長(zhǎng),單機(jī)無(wú)人機(jī)執(zhí)行任務(wù)單一、效率低、風(fēng)險(xiǎn)性大等缺點(diǎn)已無(wú)法滿足人類在各領(lǐng)域的需求,多無(wú)人機(jī)編隊(duì)執(zhí)行任務(wù)具有協(xié)同性強(qiáng)、執(zhí)行效率好、任務(wù)完成率高等特點(diǎn),在軍事,抗災(zāi)救險(xiǎn)等領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本文基于leader-follower編隊(duì)控制模型在自主開(kāi)發(fā)的地面站操控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了控制固定翼無(wú)人機(jī)編隊(duì)飛行的可行性設(shè)計(jì)。首先,無(wú)人機(jī)航跡的生成要根據(jù)實(shí)時(shí)飛行任務(wù)的要求,在本文開(kāi)發(fā)的地面站系統(tǒng)上,針對(duì)無(wú)人機(jī)航跡規(guī)劃問(wèn)題,本文提出了根據(jù)長(zhǎng)機(jī)航跡點(diǎn),逐點(diǎn)由系統(tǒng)自動(dòng)生成各僚機(jī)航跡的算法,降低了人為設(shè)置任務(wù)點(diǎn)的復(fù)雜性�；趌eader-follower編隊(duì)控制模型,通過(guò)設(shè)置模型中個(gè)體間的間距和方位角建立編隊(duì)模型,即可判斷當(dāng)長(zhǎng)機(jī)在某航跡點(diǎn)時(shí)僚機(jī)的坐標(biāo)方位。實(shí)際飛行中,長(zhǎng)機(jī)兩側(cè)的僚機(jī)因?yàn)檗D(zhuǎn)彎半徑大小的差別會(huì)導(dǎo)致飛行距離的差異,本算法的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)兩側(cè)僚機(jī)航跡采用不同的規(guī)劃算法,對(duì)航跡的優(yōu)化處理,解決因轉(zhuǎn)彎半徑大小不同造成的編隊(duì)誤差。在編隊(duì)控制方面,px4開(kāi)源固件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了四旋翼的位置控制,基于四旋翼位置控制的實(shí)現(xiàn)方式和固定翼的固件特性,本文提出以航跡規(guī)劃為主,速度調(diào)節(jié)為輔,引入引導(dǎo)點(diǎn)配合速度調(diào)節(jié)的算法解決固定翼的編隊(duì)控制問(wèn)題。無(wú)人機(jī)通過(guò)mavlink協(xié)議下發(fā)至地面站的gps定位計(jì)算引導(dǎo)點(diǎn)即僚機(jī)期望位置,融合PID控制算法,計(jì)算引導(dǎo)點(diǎn)與僚機(jī)實(shí)際位置的誤差以及長(zhǎng)機(jī)、僚機(jī)速度上的誤差作為PID控制模型的輸入,提出僚機(jī)速度調(diào)節(jié)算法以解決在無(wú)人機(jī)偏離航跡時(shí)編隊(duì)重構(gòu)的問(wèn)題,通過(guò)PID控制調(diào)節(jié)更有利于固定翼無(wú)人機(jī)飛行的穩(wěn)定性。動(dòng)態(tài)的以長(zhǎng)機(jī)為中心調(diào)整僚機(jī)的位置,提高了編隊(duì)控制的魯棒性。本文的最后是對(duì)實(shí)際控制多無(wú)人機(jī)編隊(duì)飛行的地面站系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì),包括系統(tǒng)各個(gè)模塊單元的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),主要函數(shù)的功能和函數(shù)執(zhí)行流程,以及如何自定義mavlink消息實(shí)現(xiàn)功能需求,最終通過(guò)地面站系統(tǒng)控制完成無(wú)人機(jī)編隊(duì)飛行的任務(wù)。
【圖文】：

圖 1.1 早期無(wú)人機(jī)試飛場(chǎng)景駕駛飛機(jī)被廣泛投入使用于氣象監(jiān)測(cè)、地質(zhì)勘測(cè)助等公共事業(yè)領(lǐng)域中，尤其在軍事領(lǐng)域的運(yùn)用中具有不會(huì)造成無(wú)人員傷亡這一大特點(diǎn)[2]，促使無(wú)踐的不斷增長(zhǎng)中，由于單機(jī)無(wú)人機(jī)無(wú)法執(zhí)行大型等特點(diǎn)，多無(wú)人機(jī)編隊(duì)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。多無(wú)人機(jī)無(wú)人機(jī)“死亡”導(dǎo)致的整個(gè)任務(wù)的失敗，具有極強(qiáng)執(zhí)行任務(wù)可以做到單機(jī)無(wú)人機(jī)無(wú)法獨(dú)立完成的成像方面，多無(wú)人機(jī)編隊(duì)通過(guò)各自攜帶的視頻設(shè)短時(shí)間內(nèi)的單次飛行即可實(shí)現(xiàn)單機(jī)無(wú)人機(jī)多次飛

第 2 章 論文相關(guān)理論知識(shí)介紹第 2 章 論文相關(guān)理論知識(shí)介紹為了更好的開(kāi)發(fā)控制固定翼無(wú)人機(jī)編隊(duì)飛行的地面站系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)航跡規(guī)劃和可靠的固定翼編隊(duì)算法，本章對(duì)固定翼的特性和無(wú)人機(jī)與地面站所使用的通訊協(xié)議，以及編隊(duì)相關(guān)技術(shù)做詳細(xì)介紹，以便后續(xù)模型的建立和算法的推導(dǎo)。2.1 固定翼飛行器固定翼是無(wú)人機(jī)所有分類中廣泛應(yīng)用于軍事中的一種機(jī)型，機(jī)翼固定無(wú)需旋轉(zhuǎn)，是依靠經(jīng)過(guò)機(jī)翼的氣流提供升力的飛行器類型，常見(jiàn)的民航客機(jī)，，戰(zhàn)斗機(jī)都屬于固定翼飛機(jī)的范疇。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V279

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