四旋翼無人機(jī)體積小、重量輕、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)工作環(huán)境的要求低,四旋翼無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展也是當(dāng)下技術(shù)人員的焦點(diǎn)。四旋翼無人機(jī)的動(dòng)力學(xué)特性較為復(fù)雜,正常工作下也需要多個(gè)傳感器與執(zhí)行器之間相互配合工作。這些復(fù)雜的特性使得其極易發(fā)生故障,造成嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)安全隱患。為了提高四旋翼無人機(jī)工作的安全性和可靠性,對(duì)故障進(jìn)行診斷并容錯(cuò)控制就顯得尤為重要。本文針對(duì)四旋翼無人機(jī)的執(zhí)行器故障問題進(jìn)行深入研究。期望通過對(duì)執(zhí)行器的故障進(jìn)行分離與重構(gòu),將故障信號(hào)做出估計(jì)與損傷程度評(píng)估。并利用估計(jì)的故障信號(hào)對(duì)執(zhí)行器故障下的四旋翼無人機(jī)做出容錯(cuò)控制處理,達(dá)到一定得控制指標(biāo)。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括:(1)建立機(jī)體坐標(biāo)系和慣性坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。通過構(gòu)建了無人機(jī)的剛體模型推導(dǎo)出了四旋翼無人機(jī)的動(dòng)力學(xué)方程模型。對(duì)一般情況下的四旋翼無人機(jī)飛行器執(zhí)行器機(jī)構(gòu)故障的模型做出描述。(2)提出了一種基于LMI的四旋翼無人機(jī)滑�？刂破鱽斫鉀Q對(duì)無人機(jī)在無執(zhí)行器故障情況下的姿態(tài)與位置的基本飛行控制。(3)設(shè)計(jì)了一個(gè)滑模觀測(cè)器對(duì)執(zhí)行器故障下的四旋翼無人機(jī)的故障狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)并且重構(gòu)觀測(cè)的故障信號(hào)。(4)基于滑模觀測(cè)器重構(gòu)的故障信號(hào)估計(jì)信息,采用狀態(tài)反饋的故障重構(gòu)方法,設(shè)計(jì)針對(duì)執(zhí)行器機(jī)構(gòu)偏差故障的四旋翼無人機(jī)飛行器主動(dòng)容錯(cuò)控制方法。
【學(xué)位單位】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V279;V249.1
【部分圖文】：

中國(guó)計(jì)量大學(xué)碩士學(xué)位論文12圖2.1 飛行器空間角度位置的確定無人機(jī)的飛行運(yùn)動(dòng)中主要進(jìn)行的兩類運(yùn)動(dòng)就是空間的平移運(yùn)動(dòng)和自身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。相對(duì)于運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的慣性坐標(biāo)系和機(jī)體坐標(biāo)系之間的夾角，我們使用三個(gè)歐拉角θ，γ，ψ來表示。其中，橫滾角γ是無人機(jī)飛行器的機(jī)體平面與水平地平面之間的夾角，向右橫滾時(shí)形成的角度方向?yàn)檎较�；俯仰角θ是無人機(jī)飛行器頭部指向的 與水平地面之間形成的夾角，向天方向的形成的仰角（飛行器的抬升飛行方向）為正方向俯仰角；偏航角ψ是本體軸O 與水平面 平面上的投影形成的夾角，同時(shí)也規(guī)定飛行器向右旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) 形 成 的 角 度 為 正 角 度 。 且 規(guī) 定 三 個(gè) 角 度 的 變 化 范 圍 是γ ( 2,2) , θ ( 2

中國(guó)計(jì)量大學(xué)碩士學(xué)位論文15圖2.2 飛行器運(yùn)動(dòng)分析圖2.3 力和力矩上述剛體模型中的所描述的這些廣義力的知識(shí)，是的模型系統(tǒng)的構(gòu)成了一個(gè)整體。如果這些變量是可以描述的、是已知的，那么我們就可以使用他們來表達(dá)行對(duì)于慣性坐標(biāo)系的四旋翼無人飛行器的動(dòng)力學(xué)表達(dá)式。下面我們就具體的來分析其受到的各種力與力矩。2.3.1 重力考慮重力的影響時(shí)，重力會(huì)直接作用于飛行器的重心并沿著地面坐標(biāo)系的 軸方向垂直向下。= R(γ,θ,ψ)00 （2-4）

SSM 還是受到了影響，而 LSM 很好的克服了這個(gè)缺點(diǎn)。圖3.2 四旋翼無人機(jī)飛行軌跡圖圖3.3 四旋翼無人機(jī)位置坐標(biāo)與四旋翼無人機(jī)線速度-0.20.800.20.6 0.80.40.6y ( m )0.60.4x ( m )0.80.40.20.200LSM pathSSM path
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本文編號(hào)：2845864