目前,四旋翼無人機應(yīng)用廣泛,除了應(yīng)用在軍事領(lǐng)域外,也應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、探索、礦產(chǎn)、地產(chǎn)以及其他很多行業(yè),而無人機也逐漸進入人們的生活。隨著無人機功能的多元化,各行各業(yè)也對無人機提出了更高的性能要求。因此提高無人機的性能是今后無人機課題研究的重中之重。四旋翼無人機的控制系統(tǒng)和姿態(tài)解算是保證無人機穩(wěn)定飛行的核心條件。因此,有必要研究無人機的控制算法。本文首先介紹了四旋翼無人機的機械結(jié)構(gòu)和四旋翼無人機的飛行原理,定義了慣性坐標系和機體坐標系,分析了坐標轉(zhuǎn)換矩陣,對無人機進行空氣動力學分析,并推導出四旋翼無人機的非線性系統(tǒng)模型。其次,設(shè)計了基于擴張狀態(tài)觀測器的控制系統(tǒng),采用魯棒滑模算法和自適應(yīng)魯棒滑模算法實現(xiàn)對四旋翼無人機的控制,并對系統(tǒng)中的擴張觀測器和位置、姿態(tài)子控制系統(tǒng)進行了穩(wěn)定性證明。提出了基于小波分解重構(gòu)的小波濾波算法和用于姿態(tài)融合的互補濾波算法,濾除噪聲干擾,提高無人機的精度。最后進行了四旋翼無人機控制算法對比實驗和基于小波濾波的多傳感器信息融合的算法仿真實驗,并詳細分析了實驗結(jié)果。實驗結(jié)果表明,本文提出的四旋翼無人機控制算法具有良好的穩(wěn)定性和較快的響應(yīng)速度,提出的基于小波濾波的姿態(tài)解算方法對濾除噪聲效果顯著。
【學位單位】：新疆大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：V279;TP212
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題的背景以及研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 四旋翼無人機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 四旋翼無人機控制算法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第二章 四旋翼無人機仿真模型
    2.1 引言
    2.2 四旋翼無人機一般機械結(jié)構(gòu)
    2.3 四旋翼無人機運動原理
    2.4 坐標系下的轉(zhuǎn)換關(guān)系
    2.5 四旋翼無人機系統(tǒng)模型建立
    2.6 本章小結(jié)
第三章 四旋翼無人機控制系統(tǒng)設(shè)計
    3.1 引言
    3.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制算法簡介
    3.3 擴張狀態(tài)觀測器
        3.3.1 擴張狀態(tài)觀測器設(shè)計
        3.3.2 擴張狀態(tài)觀測器收斂性分析
    3.4 自適應(yīng)魯棒滑�？刂破髟O(shè)計
        3.4.1 位置子系統(tǒng)控制器設(shè)計
        3.4.2 位置子系統(tǒng)穩(wěn)定性證明
        3.4.3 姿態(tài)子系統(tǒng)控制器設(shè)計
        3.4.4 姿態(tài)子系統(tǒng)穩(wěn)定性證明
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于小波濾波的互補濾波器
    4.1 引言
    4.2 互補濾波器原理及算法設(shè)計
        4.2.1 Mallat分解重構(gòu)算法
        4.2.2 四元數(shù)微分方程及其解法
        4.2.3 基于互補濾波的姿態(tài)信息融合
    4.3 本章小結(jié)
第五章 實驗及結(jié)論
    5.1 控制系統(tǒng)仿真平臺及其實驗結(jié)果分析
        5.1.1 控制系統(tǒng)仿真平臺
        5.1.2 控制器仿真結(jié)果分析
    5.2 姿態(tài)解算平臺及其實驗結(jié)果分析
        5.2.1 實驗方案
        5.2.2 實驗結(jié)果分析
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文
致謝

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