隨著現(xiàn)代科技日新月異的發(fā)展,無人機(jī)因具有高性能、低成本等顯著的優(yōu)勢,可以替代人類執(zhí)行惡劣環(huán)境下復(fù)雜、危險(xiǎn)及繁瑣的各種任務(wù),故其在軍事領(lǐng)域亦或是民用領(lǐng)域都發(fā)揮著不可或缺的作用。單架無人機(jī)與有人機(jī)相比具有無法比擬的諸多優(yōu)點(diǎn),但在實(shí)際情況中無人機(jī)所需要完成的任務(wù)多數(shù)為并發(fā)性和綜合性的任務(wù),單架無人機(jī)并不能夠同時(shí)執(zhí)行此種情況下的任務(wù),因此針對無人機(jī)編隊(duì)系統(tǒng)研究越來越受到各國研究人員的廣泛重視。編隊(duì)重構(gòu)控制作為無人機(jī)編隊(duì)系統(tǒng)一重要組成部分,其有著非常重要的作用。為此,本文以微小型四旋翼飛行器為載體,重點(diǎn)對四旋翼編隊(duì)系統(tǒng)的編隊(duì)隊(duì)形自主重構(gòu)及避障控制問題進(jìn)行了研究。首先,總結(jié)了現(xiàn)階段四旋翼飛行器的發(fā)展及其編隊(duì)重構(gòu)控制研究現(xiàn)狀與趨勢,對四旋翼編隊(duì)系統(tǒng)涉及的圖論基礎(chǔ)理論進(jìn)行了探究,分析了四旋翼編隊(duì)系統(tǒng)的控制方法。其次,對四旋翼單機(jī)飛行原理進(jìn)行了介紹,并在此基礎(chǔ)上利用歐拉角原理建立了動(dòng)力學(xué)模型,針對四旋翼單機(jī)控制問題設(shè)計(jì)了雙閉環(huán)PID控制器和二階滑�？刂破�,并仿真驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的控制器的有效性,完成了對四旋翼單機(jī)的穩(wěn)定控制,為后續(xù)四旋翼編隊(duì)系統(tǒng)自主重構(gòu)及防碰避障控制奠定了基礎(chǔ)。再次,對四旋翼編隊(duì)系統(tǒng)重構(gòu)控制問題進(jìn)行了描述,建立了四旋翼編隊(duì)系統(tǒng)模型,設(shè)計(jì)了四旋翼編隊(duì)系統(tǒng)的編隊(duì)隊(duì)形重構(gòu)策略,在考慮四旋翼編隊(duì)系統(tǒng)內(nèi)各四旋翼單機(jī)之間可能出現(xiàn)通訊時(shí)滯情況下,提出了基于一致性四旋翼編隊(duì)重構(gòu)控制算法,降低了該問題的模型復(fù)雜度,針對所提一致性重構(gòu)控制算法作用于四旋翼編隊(duì)系統(tǒng)隊(duì)形重構(gòu)時(shí)的穩(wěn)定性進(jìn)行了理論證明,并仿真驗(yàn)證了算法的有效性。最后,針對四旋翼飛行器編隊(duì)重構(gòu)過程中的防碰避障問題,考慮到目前常用的基于人工勢場法的防碰避障所存在的問題,采用結(jié)合一致性思想設(shè)計(jì)了四旋翼編隊(duì)系統(tǒng)的防碰避障控制律,并通過仿真驗(yàn)證了所提四旋翼編隊(duì)系統(tǒng)防碰避障控制律的有效性。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V279;V249.1

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