目前無人機應用廣泛但大部分應用局限于航拍和巡檢,還不能和環(huán)境進行主動“接觸”,對環(huán)境中的物體進行交互。為實現(xiàn)與環(huán)境的交互,無人機通常需要搭載額外傳感器（如機械臂、相機、其他測量傳感器等）以完成各項任務,然而由于無人機有限的負載,搭載的傳感器受到諸多限制;加上搭載傳感器會帶來相應的弊端,如無人機的重心偏移、傳感器運動對飛行產(chǎn)生的擾動,導致無人機系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到很大影響。針對以上問題,本文在保證實際無人機系統(tǒng)下,從旋翼飛行機械臂系統(tǒng)的動力學模型建立、控制器設計、路徑規(guī)劃和實驗驗證等方面進行研究,本文主要工作如下:（1）首先針對飛行機械臂系統(tǒng)建模難的問題,對系統(tǒng)進行動力學分析并建立相應的坐標系,引入偽速度并通過歐拉-龐卡萊方程進行動力學建模,得到了無人機的動力學方程并設計控制器進行分析驗證,為改善后系統(tǒng)的穩(wěn)定分析和控制設計提供依據(jù)。（2）其次針對機械臂運動對無人機的穩(wěn)定性影響,設計了基于指數(shù)趨近率的滑模PID控制器。在飛行機械臂的動力學模型基礎上,與傳統(tǒng)的PID控制方法進行控制性能的對比分析,通過仿真實驗驗證了滑模PID有效減弱擾動影響、增強系統(tǒng)穩(wěn)定性和魯棒性的性能。（3）在保證無人機穩(wěn)定性... 

【文章來源】：南京信息工程大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

無人機的航拍、植保、巡檢應用目前多旋翼無人機已經(jīng)被廣泛應用于社會的各個行業(yè)，但是其應用方向還很局限以

圖 1-1 無人機的航拍、植保、巡檢應用目前多旋翼無人機已經(jīng)被廣泛應用于社會的各個行業(yè)，但是其應用方向還很局限以航拍、監(jiān)控、巡檢等層面為主(如圖 1-1 所示)，可以發(fā)現(xiàn)在這些應用方面無人機主要是作為一個搭載運輸平臺，通過搭載的相機來進行工作，而無人機本身卻無法與外界環(huán)境進行“交互”，即根據(jù)觀測環(huán)境狀況自主完成特定的任務。此外，無人機的穩(wěn)定性和飛行路徑難以控制，目前市場上無人機的控制以遙控器為主，遙控器的缺點在于需要通過肉眼觀測并進行手動控制，其他還有通過 GPS 實現(xiàn) PC 地面站的路徑導航，但這種方法的缺點是精度低或成本昂貴，且不能根據(jù)無人機所在環(huán)境進行任務合理調配。

難度會相應增大；普通的人工控制難以把控無人機覺、光流、超聲波等傳感器來輔助定位，為無人機現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)分析機的起步時間較晚，但研究開發(fā)的進度也日益加快技有限公司主導，大疆由于以面向市場為主要目標開發(fā)平臺也屬于非開源飛控；國內目前開源飛控博士、STC 等，這些無人機目前仍處于避障、定高發(fā)展受到諸多現(xiàn)在還好，國內無人機的發(fā)展目前主理論與實際相結合進行綜合開發(fā)。


本文編號：2896682