【摘要】：隨著機(jī)器人以及人工智能產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,已經(jīng)有越來(lái)越多的飛行器(UAVs,unmanned aerial vehicles)應(yīng)用到工業(yè)活動(dòng)以及人們的日常生活當(dāng)中,這些無(wú)人機(jī)駕駛機(jī)器人當(dāng)中最有代表性的就是四螺旋槳飛行器。四個(gè)由直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺旋槳為飛行器提供動(dòng)力,具有靈活、可操作性強(qiáng)的特點(diǎn),同時(shí),四螺旋槳飛行器是需要控制的狀態(tài)量的數(shù)量小于控制輸入的數(shù)量、且可以控制的狀態(tài)變量數(shù)量較多、一個(gè)狀態(tài)量的變化會(huì)導(dǎo)致其他狀態(tài)量的變化的綜合非線性系統(tǒng),研究清楚了四螺旋槳飛行器對(duì)控制理論的發(fā)展意義較大。在這篇學(xué)位論文里面把四螺旋槳飛行器現(xiàn)在的市場(chǎng)應(yīng)用,遇到的問(wèn)題和研究難點(diǎn)從源頭到如今都整理分析了一遍,并以坤色公司提供的無(wú)人機(jī)實(shí)際飛行實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為研究對(duì)象,進(jìn)行了建模,并提出了一種基于ESO的積分滑�？刂撇呗�,主要有以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:第一,因?yàn)樗穆菪龢w行器的需要控制的狀態(tài)量的數(shù)量小于控制輸入的數(shù)量、且可以控制的狀態(tài)變量數(shù)量較多、一個(gè)狀態(tài)量的變化會(huì)導(dǎo)致其他狀態(tài)量的變化的特性,推導(dǎo)出飛行器的數(shù)學(xué)表達(dá)式比較困難。本文分析了了四螺旋槳飛行器的幾種常規(guī)受力情況分析:在空中定點(diǎn)不動(dòng),垂直向上飛或向下飛,在空中前后以及左右以及水平偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),然后建立地球參考位置和飛行器飛行器參考位置來(lái)對(duì)飛行器進(jìn)行受力分析并把它當(dāng)成一個(gè)不會(huì)受外力而改變形狀的物體,計(jì)算出它的非線性表達(dá)式。其次,設(shè)計(jì)四螺旋槳飛行器的ADRC姿態(tài)控制器。在分析了跟蹤微分器原理的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了系統(tǒng)輸入的最速控制綜合函數(shù)公式;然后分析了擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀測(cè)器的算法原理,推導(dǎo)了該公式�；贏DRC的姿態(tài)控制器由飛行器各通道的解耦模型設(shè)計(jì)。通過(guò)Matlab/Simulink仿真比較了分別使用自抗擾控制器和PID控制器時(shí)四螺旋槳飛行器軌跡跟蹤的效果。再次,結(jié)合滑模控制技術(shù)和自抗擾控制技術(shù)的思想,提出了基于ESO的積分滑�？刂撇呗浴Ｊ紫确治隽嘶？刂频脑砼c特性,針對(duì)SMC無(wú)法在趨近過(guò)程提供魯棒性的問(wèn)題引出了積分滑模控制思想,推導(dǎo)了積分切換面和積分滑�？刂破鞯墓�。針對(duì)切換面符號(hào)函數(shù)的系數(shù)太大會(huì)導(dǎo)致抖振現(xiàn)象的問(wèn)題,利用擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器補(bǔ)償系統(tǒng)中的總擾動(dòng),進(jìn)一步提高ISMC控制器的魯棒性。通過(guò)仿真比較了LQR控制器、ISMC控制器和ESO-ISMC控制器在受到額外干擾條件下的控制效果。第四,在Qball-X4實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)際飛行實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證本文所提出算法的有效性。
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V279;V249.1
【圖文】：

3圖1.1 威斯康星麥迪遜的HMX4 圖1.2 佐治亞理工學(xué)院的Mesicopter加州理工學(xué)院針對(duì)多智能體的一致性問(wèn)題和協(xié)同控制問(wèn)題利用自己生產(chǎn)的MIT 飛行器實(shí)現(xiàn)了協(xié)同控制。并利用圖論中的生成樹(shù)相通等理論證明了這個(gè)一致性系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可達(dá)到性，并對(duì)飛行軌跡進(jìn)行規(guī)劃。這個(gè)由多智能體系統(tǒng)構(gòu)成的飛行器系統(tǒng)已經(jīng)可以完成多項(xiàng)任務(wù)，例如聯(lián)合救援，森林火災(zāi)的探索與撲滅，空中特技飛行表演等[19]。我國(guó)研究四螺旋槳飛行器比外國(guó)晚了一段時(shí)間，但近些年學(xué)習(xí)海外高校與研究所的新論文和大學(xué)研究師生的努力科研，也做出了很多不錯(cuò)的成績(jī)。國(guó)防科技大學(xué)在 2004 年開(kāi)始建設(shè)四螺旋槳飛行器的科研實(shí)驗(yàn)室，在 06 年底基本完成原型樣機(jī)設(shè)計(jì)，并了做出了基于 Backstepping 和 ADRC 的用于多螺旋建飛機(jī)的飛行控制系統(tǒng)[20,21]，還使用率多信息融合的擴(kuò)展卡爾曼濾波算法對(duì)姿態(tài)角進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)[22]。隨后華中科技大學(xué)

3圖1.1 威斯康星麥迪遜的HMX4 圖1.2 佐治亞理工學(xué)院的Mesicopter加州理工學(xué)院針對(duì)多智能體的一致性問(wèn)題和協(xié)同控制問(wèn)題利用自己生產(chǎn)的MIT 飛行器實(shí)現(xiàn)了協(xié)同控制。并利用圖論中的生成樹(shù)相通等理論證明了這個(gè)一致性系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可達(dá)到性，并對(duì)飛行軌跡進(jìn)行規(guī)劃。這個(gè)由多智能體系統(tǒng)構(gòu)成的飛行器系統(tǒng)已經(jīng)可以完成多項(xiàng)任務(wù)，例如聯(lián)合救援，森林火災(zāi)的探索與撲滅，空中特技飛行表演等[19]。我國(guó)研究四螺旋槳飛行器比外國(guó)晚了一段時(shí)間，但近些年學(xué)習(xí)海外高校與研究所的新論文和大學(xué)研究師生的努力科研，也做出了很多不錯(cuò)的成績(jī)。國(guó)防科技大學(xué)在 2004 年開(kāi)始建設(shè)四螺旋槳飛行器的科研實(shí)驗(yàn)室，在 06 年底基本完成原型樣機(jī)設(shè)計(jì)，并了做出了基于 Backstepping 和 ADRC 的用于多螺旋建飛機(jī)的飛行控制系統(tǒng)[20,21]，還使用率多信息融合的擴(kuò)展卡爾曼濾波算法對(duì)姿態(tài)角進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)[22]。隨后華中科技大學(xué)

四螺旋槳飛行器控制原理器建模的準(zhǔn)確性是研究先進(jìn)的改善飛個(gè)常用參考位置的定義，地球參考位方面進(jìn)行推導(dǎo)公式，計(jì)算出飛行器的旋槳飛行器行器是由 Quanser 公司研制的 Qball器被一圈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)保護(hù)著，有著碳原飛行器撞到人或者建筑物內(nèi)的東西對(duì)行器的正中心為飛行器控制系統(tǒng)硬件于每個(gè)支架臂的中點(diǎn)，且離飛行器中供升力進(jìn)行飛行。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陸惠蘭;楊麗萍;;順爾寧對(duì)哮喘患兒肺功能及外周血ESO的影響[J];中國(guó)社區(qū)醫(yī)師(醫(yī)學(xué)專業(yè));2010年22期

2 高照;;二叉樹(shù)模型對(duì)我國(guó)ESO公允價(jià)值的處理[J];商場(chǎng)現(xiàn)代化;2009年12期

3 孫圣權(quán);張大可;劉耀峰;;基于ESO的腳手架結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化[J];山西建筑;2007年25期

4 潘月斗;徐杰;陳虎;高瑞良;;ESO在直接轉(zhuǎn)矩控制矩陣變換器中的應(yīng)用及穩(wěn)定性分析[J];控制與決策;2013年04期

5 崔晶;;基于ESO磁鏈觀測(cè)器的直接轉(zhuǎn)矩控制的研究[J];電子設(shè)計(jì)工程;2009年08期

6 楊文駿;張科;張明環(huán);王靖宇;;基于ESO的高超聲速飛行器非線性動(dòng)態(tài)逆控制[J];西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2016年05期

7 夏營(yíng);;經(jīng)理人股票期權(quán)(ESO)的會(huì)計(jì)確認(rèn)[J];現(xiàn)代商業(yè);2013年09期

8 任俊義;;我國(guó)國(guó)企實(shí)施ESO:一種謹(jǐn)慎的觀點(diǎn)[J];商場(chǎng)現(xiàn)代化;2006年08期

9 詹韜;梅金平;鄭旭;;基于ESO的再入飛行器姿態(tài)控制[J];導(dǎo)航定位與授時(shí);2014年03期

10 王杰;樊軍;申麗萍;;基于ESO方法的梁形狀拓?fù)鋬?yōu)化[J];機(jī)械工程與自動(dòng)化;2010年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前8條

1 孫會(huì)浩;劉玉林;吳磊;;基于ESO的高壓直流輸電系統(tǒng)非線性魯棒控制研究[A];山東省石油學(xué)會(huì)油田電力、通信及自動(dòng)化技術(shù)研討會(huì)優(yōu)秀工程技術(shù)論文集[C];2009年

2 姜巍;黃一;M.Svinin.;S.Hosoe;;基于ESO的多指機(jī)器手抓取控制方法[A];第二十三屆中國(guó)控制會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2004年

3 陳洪濤;黃國(guó)良;;論經(jīng)理股票期權(quán)(ESO)與管理層收購(gòu)(MBO)[A];管理科學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究新進(jìn)展——第7屆全國(guó)青年管理科學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2003年

4 鄭恩讓;回立川;王新民;;積分純滯后對(duì)象的ESO-模糊控制(英文)[A];計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)展——全國(guó)第17屆計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用（CACIS）學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2006年

5 郁楊天;孫林松;;基于主應(yīng)力刪除準(zhǔn)則ESO法研究及其應(yīng)用[A];中國(guó)計(jì)算力學(xué)大會(huì)2014暨第三屆錢令希計(jì)算力學(xué)獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)大會(huì)論文集[C];2014年

6 靳添絮;陳杰;白永強(qiáng);;基于ESO變結(jié)構(gòu)算法的火炮位置控制[A];第25屆中國(guó)控制會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2006年

7 董博;趙博;李元春;;基于ESO的可重構(gòu)機(jī)械臂反演滑模分散控制[A];中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)控制理論專業(yè)委員會(huì)C卷[C];2011年

8 甘作新;韓京清;;二階ESO的Lyapunov函數(shù)構(gòu)造[A];第二十一屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2002年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 楊南方;現(xiàn)代企業(yè)經(jīng)理股票期權(quán)（ESO）研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2001年

2 王軍;波形鋼腹板PC組合箱梁橋截面優(yōu)化設(shè)計(jì)和剪力連接件研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 熊亦舟;基于ESO的四旋翼無(wú)人機(jī)積分滑模控制策略研究[D];湖北工業(yè)大學(xué);2019年

2 吳金書;基于ESO的仿真轉(zhuǎn)臺(tái)性能提升方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

3 楊毅超;基于虛擬材料的ESO試探算法研究[D];重慶大學(xué);2013年

4 齊恩伍;基于ESO法的循環(huán)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];上海交通大學(xué);2009年

5 王春艷;經(jīng)理股票期權(quán)(ESO)問(wèn)題研究[D];暨南大學(xué);2000年

6 張貝;ESO-丙交酯星形聚合物支化度的測(cè)定及其緩釋性能研究[D];重慶大學(xué);2009年

7 周慧;基于ESO的PMSM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)無(wú)模型控制[D];合肥工業(yè)大學(xué);2016年

8 陰書玉;基于ESO算法的多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化及其應(yīng)用研究[D];中北大學(xué);2015年

9 邵前勝;ESO行權(quán)價(jià)格修正及應(yīng)用研究[D];浙江工商大學(xué);2009年

10 周海濤;基于虛擬材料的ESO檢測(cè)算法研究及其在薄壁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[D];重慶大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2744573