本文關(guān)鍵詞：四旋翼飛行器的魯棒自適應(yīng)控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,四旋翼飛行器因為其結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉,而且能完成垂直起飛、定點懸停、低空超低速飛行等各種姿態(tài)動作等諸多優(yōu)點,越來越多地被應(yīng)用到軍事和民用各個方面。但是,四旋翼飛行器系統(tǒng)是一個典型的非線性、多變量、高度耦合的欠驅(qū)動系統(tǒng),且在飛行過程中易受到諸多干擾因素影響,難以建立準(zhǔn)確的動力學(xué)模型,使得飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計變得非常困難。雖然目前有多種控制算法應(yīng)用于四旋翼飛行器的控制,但是結(jié)果表明實際控制效果仍有待提高。因此,我們需要研究更加有效的控制策略來獲得滿意的飛行控制效果。本文對微型四旋翼飛行器的應(yīng)用現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用前景以及控制方法研究現(xiàn)狀等方面進行概括綜述,然后根據(jù)其模型特點,重點研究了控制算法,設(shè)計出了兩種非線性控制算法,主要研究內(nèi)容和成果如下：首先,通過受力分析,建立了受擾的參數(shù)化不確定四旋翼飛行器非線性數(shù)學(xué)模型,模型中既考慮了系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)化不確定,又考慮了外部干擾,所建模型更準(zhǔn)確,更具有實際意義。其次,設(shè)計了一種基于魯棒自適應(yīng)控制的四旋翼飛行器全控制算法。針對系統(tǒng)內(nèi)部的參數(shù)化不確定,設(shè)計自適應(yīng)律在線估計；針對模型中的外界干擾部分,設(shè)計一種魯棒函數(shù)抑制其影響,并且為防止干擾不確定項可能導(dǎo)致的系統(tǒng)不穩(wěn)定和參數(shù)漂移等問題,文章使用了光滑投影的方法。最后通過仿真表明了所設(shè)計算法的有效性。再次,設(shè)計了一種基于自適應(yīng)內(nèi)模原理的四旋翼飛行器姿態(tài)控制算法。在建立了基于外界干擾完全未知的四旋翼飛行器非線性數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,采用自適應(yīng)內(nèi)�？刂扑惴�,設(shè)計了一種自適應(yīng)內(nèi)�？刂破�,通過理論分析證明了該方法的魯棒性和良好跟蹤效果。最后通過仿真說明所提算法的有效性。本文建立了四旋翼飛行器系統(tǒng)全面的非線性數(shù)學(xué)模型,針對其模型特點,設(shè)計了兩種非線性控制算法,并通過理論分析及仿真分別證明和驗證了所設(shè)計算法的有效性,為四旋翼飛行器的研究提供了一定的理論基礎(chǔ)。最后,對全文做了總結(jié)和未來工作的期望。
【關(guān)鍵詞】：四旋翼飛行器 非線性 魯棒自適應(yīng)控制 自適應(yīng)內(nèi)模
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V249.1
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-19
• 1.1 課題研究背景11-12
• 1.2 四旋翼飛行器的發(fā)展及研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 四旋翼控制方法研究現(xiàn)狀及課題研究意義14-17
• 1.4 論文主要內(nèi)容17-19
• 2 魯棒自適應(yīng)控制和魯棒自適應(yīng)內(nèi)�？刂坪喗�19-34
• 2.1 Lyapunov穩(wěn)定性判據(jù)19-20
• 2.2 魯棒自適應(yīng)控制簡介20-30
• 2.2.1 自適應(yīng)控制20-25
• 2.2.2 魯棒控制25-28
• 2.2.3 魯棒自適應(yīng)控制28-30
• 2.3 魯棒自適應(yīng)內(nèi)模控制簡介30-33
• 2.3.1 內(nèi)模理論的提出和發(fā)展30-31
• 2.3.2 內(nèi)模原理及魯棒自適應(yīng)內(nèi)�？刂�31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 3 四旋翼飛行器的飛行原理及數(shù)學(xué)模型34-45
• 3.1 四旋翼飛行器簡介34-38
• 3.1.1 四旋翼飛行器的基本結(jié)構(gòu)34-35
• 3.1.2 四旋翼飛行器的飛行原理35-38
• 3.2 坐標(biāo)系和坐標(biāo)變換38-39
• 3.2.1 坐標(biāo)系建立與姿態(tài)角定義38-39
• 3.2.2 坐標(biāo)變換39
• 3.3 四旋翼飛行器的系統(tǒng)模型39-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 4 四旋翼飛行器魯棒自適應(yīng)控制45-57
• 4.1 四旋翼飛行器魯棒自適應(yīng)控制算法設(shè)計45-49
• 4.1.1 四旋翼飛行器全控制系統(tǒng)分析45-46
• 4.1.2 姿態(tài)角的魯棒自適應(yīng)控制算法設(shè)計46-48
• 4.1.3 四旋翼飛行器位置魯棒自適應(yīng)控制算法設(shè)計48-49
• 4.2 穩(wěn)定性證明49-51
• 4.3 仿真結(jié)果與分析51-56
• 4.3.1 姿態(tài)子系統(tǒng)仿真結(jié)果與分析51-53
• 4.3.2 位置子系統(tǒng)仿真結(jié)果與分析53-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 5 四旋翼飛行器姿態(tài)魯棒自適應(yīng)內(nèi)模控制57-68
• 5.1 姿態(tài)魯棒自適應(yīng)內(nèi)�？刂坡稍O(shè)計57-58
• 5.2 系統(tǒng)穩(wěn)定性證明58-63
• 5.3 仿真結(jié)果與分析63-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 6 結(jié)論68-69
• 參考文獻69-72
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果72-74
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集74

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本文編號：293251