微小型四旋翼飛行器以其隱秘性高和靈活性好等優(yōu)勢(shì),適應(yīng)在惡劣環(huán)境下工作,具有很高的應(yīng)用價(jià)值。四旋翼飛行器屬于非線性、欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),大大增加了控制難度。因此,本文重點(diǎn)研究了微小型四旋翼飛行器的位姿信息解算和控制算法,目的是使其飛行更穩(wěn)定、抗干擾更強(qiáng)和實(shí)用性更好。本文詳細(xì)分析了微小型四旋翼飛行器在空中的運(yùn)動(dòng)原理和雙坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換。同時(shí),設(shè)計(jì)了飛行控制系統(tǒng)和地面操控站的硬件平臺(tái)�；谠撚布脚_(tái),研究了微小型四旋翼飛行器的位姿信息解算,位姿信息包括姿態(tài)、高度和水平位置信息。姿態(tài)解算,利用梯度下降法完成四元數(shù)的更新,解算出俯仰角和橫滾角,利用一階互補(bǔ)濾波完成了偏航角信息解算。高度信息和水平位置信息,利用多階互補(bǔ)濾波完成了信息解算。接著,本文研究了微小型四旋翼飛行器的控制算法。指出經(jīng)典PID和模糊控制兩種常用算法的不足,經(jīng)分析研究提出一種自適應(yīng)模糊PID算法用于飛行控制系統(tǒng)。在微小型四旋翼飛行器平臺(tái)上,本文進(jìn)行了仿真與現(xiàn)場(chǎng)飛行實(shí)驗(yàn)。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:自適應(yīng)模糊PID相比經(jīng)典PID和模糊控制,具有動(dòng)態(tài)性能好、響應(yīng)快、飛行路徑最優(yōu)等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)基于該算法飛行器能完成自主跟蹤任務(wù),跟蹤誤差小、響應(yīng)快�，F(xiàn)場(chǎng)飛行結(jié)果表明:基于自適應(yīng)模糊PID算法,四旋翼飛行器能完成姿態(tài)、定點(diǎn)懸停和不同高度等飛行任務(wù),驗(yàn)證了該算法的實(shí)用性。最后,將研究成果應(yīng)用到空中拍攝和水樣采集領(lǐng)域。
【學(xué)位單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：V249
【部分圖文】：

圖 1.1 Breguet-Richet 四旋翼飛離地面在第一架四旋翼飛行器問(wèn)世后，接著數(shù)年四旋翼飛行器不斷被重構(gòu)優(yōu)化：1922年，一架帶有簡(jiǎn)單控制思維的四旋翼飛行器被研發(fā)出來(lái)見(jiàn)圖 1.2，研發(fā)者應(yīng)用了油門(mén)調(diào)節(jié)器在發(fā)動(dòng)機(jī)上，以此來(lái)簡(jiǎn)單的控制螺旋槳的轉(zhuǎn)速[21]，該架四旋翼飛行器是

DeBothezat四旋翼飛離地面

大疆“御”MavicPro

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 鮮勇;劉凱;凌王輝;張大巧;;基于二次點(diǎn)火的飛行器橫向轉(zhuǎn)移入軌彈道設(shè)計(jì)[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2018年02期

2 曹凱;馬貝;王翔武;;四旋翼飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用;2018年01期

3 楊霄;牛青林;賀志宏;董士奎;;類(lèi)HTV-2高超聲速滑翔飛行器紅外輻射特征與可探測(cè)性分析[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2017年12期

4 杜永興;鄧峰峰;李寶山;秦嶺;;四旋翼飛行器姿態(tài)穩(wěn)定性優(yōu)化研究[J];計(jì)算機(jī)仿真;2017年07期

5 范云生;曹亞博;趙永生;;四旋翼飛行器軌跡跟蹤控制器的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2017年03期

6 方家豪;葉欣;董偉;盛鑫軍;朱向陽(yáng);;基于加速度信息修正的四旋翼位置估計(jì)算法研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2016年11期

7 滕雄;吳懷宇;陳洋;余輝;;基于反步法的四旋翼飛行器軌跡跟蹤研究[J];計(jì)算機(jī)仿真;2016年05期

8 李硯濃;李汀蘭;姜藝;范家璐;;基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)PID四旋翼飛行器控制[J];控制工程;2016年03期

9 王欣;;基于四旋翼飛行器的PID算法改進(jìn)[J];電子技術(shù)與軟件工程;2016年04期

10 楊天茂;韓宇龍;吳振鵬;梁浩然;;基于三軸陀螺儀的飛行器自動(dòng)飛行控制[J];信息技術(shù);2016年02期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王宏達(dá);作業(yè)型四旋翼飛行器平臺(tái)軌跡跟隨控制研究[D];浙江大學(xué);2017年

2 王梓藤;四旋翼無(wú)人機(jī)驅(qū)動(dòng)器閉環(huán)對(duì)姿態(tài)穩(wěn)定性影響的研究[D];寧夏大學(xué);2016年

3 王清鵬;基于MEMS的四旋翼飛行器通信與導(dǎo)航技術(shù)研究[D];沈陽(yáng)理工大學(xué);2016年

4 楊彬彬;一類(lèi)欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定控制研究[D];華北電力大學(xué);2015年

5 韓雨桐;四旋翼無(wú)人機(jī)飛行控制方法研究[D];東北大學(xué);2014年

6 黃依新;四旋翼飛行器姿態(tài)控制方法研究[D];西南交通大學(xué);2014年

7 劉莉欣;微小型四旋翼飛行器辨識(shí)建模研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

8 劉斌;重復(fù)使用運(yùn)載器先進(jìn)導(dǎo)航技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

9 胡錦添;基于PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的四旋翼飛行器控制系統(tǒng)研究[D];廣州大學(xué);2013年

10 崔金峰;三旋翼航模飛行姿態(tài)的智能控制研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2816982