【摘要】：無人機用途廣泛,種類繁多,按飛行平臺構型分類主要分為旋翼和固定翼兩類,隨著科技的進步和需求的日益增長,單機無人機執(zhí)行任務單一、效率低、風險性大等缺點已無法滿足人類在各領域的需求,多無人機編隊執(zhí)行任務具有協(xié)同性強、執(zhí)行效率好、任務完成率高等特點,在軍事,抗災救險等領域發(fā)揮著至關重要的作用。本文基于leader-follower編隊控制模型在自主開發(fā)的地面站操控系統(tǒng)實現了控制固定翼無人機編隊飛行的可行性設計。首先,無人機航跡的生成要根據實時飛行任務的要求,在本文開發(fā)的地面站系統(tǒng)上,針對無人機航跡規(guī)劃問題,本文提出了根據長機航跡點,逐點由系統(tǒng)自動生成各僚機航跡的算法,降低了人為設置任務點的復雜性。基于leader-follower編隊控制模型,通過設置模型中個體間的間距和方位角建立編隊模型,即可判斷當長機在某航跡點時僚機的坐標方位。實際飛行中,長機兩側的僚機因為轉彎半徑大小的差別會導致飛行距離的差異,本算法的優(yōu)點在于對兩側僚機航跡采用不同的規(guī)劃算法,對航跡的優(yōu)化處理,解決因轉彎半徑大小不同造成的編隊誤差。在編隊控制方面,px4開源固件已經實現了四旋翼的位置控制,基于四旋翼位置控制的實現方式和固定翼的固件特性,本文提出以航跡規(guī)劃為主,速度調節(jié)為輔,引入引導點配合速度調節(jié)的算法解決固定翼的編隊控制問題。無人機通過mavlink協(xié)議下發(fā)至地面站的gps定位計算引導點即僚機期望位置,融合PID控制算法,計算引導點與僚機實際位置的誤差以及長機、僚機速度上的誤差作為PID控制模型的輸入,提出僚機速度調節(jié)算法以解決在無人機偏離航跡時編隊重構的問題,通過PID控制調節(jié)更有利于固定翼無人機飛行的穩(wěn)定性。動態(tài)的以長機為中心調整僚機的位置,提高了編隊控制的魯棒性。本文的最后是對實際控制多無人機編隊飛行的地面站系統(tǒng)的詳細設計,包括系統(tǒng)各個模塊單元的數據結構設計,主要函數的功能和函數執(zhí)行流程,以及如何自定義mavlink消息實現功能需求,最終通過地面站系統(tǒng)控制完成無人機編隊飛行的任務。
【圖文】：

圖 1.1 早期無人機試飛場景駕駛飛機被廣泛投入使用于氣象監(jiān)測、地質勘測助等公共事業(yè)領域中，尤其在軍事領域的運用中具有不會造成無人員傷亡這一大特點[2]，促使無踐的不斷增長中，由于單機無人機無法執(zhí)行大型等特點，多無人機編隊技術應運而生。多無人機無人機“死亡”導致的整個任務的失敗，具有極強執(zhí)行任務可以做到單機無人機無法獨立完成的成像方面，多無人機編隊通過各自攜帶的視頻設短時間內的單次飛行即可實現單機無人機多次飛

第 2 章 論文相關理論知識介紹第 2 章 論文相關理論知識介紹為了更好的開發(fā)控制固定翼無人機編隊飛行的地面站系統(tǒng)，實現航跡規(guī)劃和可靠的固定翼編隊算法，本章對固定翼的特性和無人機與地面站所使用的通訊協(xié)議，以及編隊相關技術做詳細介紹，以便后續(xù)模型的建立和算法的推導。2.1 固定翼飛行器固定翼是無人機所有分類中廣泛應用于軍事中的一種機型，機翼固定無需旋轉，是依靠經過機翼的氣流提供升力的飛行器類型，常見的民航客機，，戰(zhàn)斗機都屬于固定翼飛機的范疇。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V279

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10 王s

本文編號：2703472