自然界中存在著大量的生物體群集（flocking）現(xiàn)象,群集運動可以有效的幫助生物體生存、覓食、遷徙。模擬生物體的群集運動,對四旋翼飛行器進行群集控制,使飛行器之間可以更好的互相協(xié)作,從而增強整體能力。本文主要以四旋翼飛行器為研究對象,設(shè)計分布式控制器,在無領(lǐng)導(dǎo)者的情況下實現(xiàn)四旋翼飛行器在群集運動中的匯聚、避碰與速度匹配的控制。本文沿著由易到難的研究思路,首先研究了基于二維簡化模型的四旋翼的群集,然后研究了基于三維簡化模型的四旋翼的群集控制,進而在更一般的三維空間模型基礎(chǔ)上基于姿態(tài)動力學(xué)研究了四旋翼群集速度同步問題,最后考慮了基于ROS的軟硬件實驗。論文中主要研究內(nèi)容可分為以下四個部分:一、在二維簡化模型的基礎(chǔ)上,研究四旋翼飛行器在xoy平面上的群集控制。將空間六自由度模型進行化簡,并變換到極坐標系下對問題進行分析�；诜答伨�性化的方法進行設(shè)計,考慮合適的人工勢能函數(shù),對飛行器位置進行控制,使得從不同起點出發(fā)的四旋翼飛行器得以匯聚�；谝恢滦岳碚搶λ俣鹊拇笮『头较蜻M行控制,最終實現(xiàn)飛行器在二維平面上的群集。二、在三維簡化模型的基礎(chǔ)上,基于歐拉角描述飛行器姿態(tài),考慮四旋翼多處在低速運動的... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．３鳥群覓食?圖１．４鳥群遷徙??

以及新時代的下的互利共生，但是對于自然的探索研究是人類永恒的??主題。在自然界中其它生物中廣泛存在的生物群體運動也一直為人類所著迷。??在自然界中，稍作留意，就能觀察到大量的生物體群體運動現(xiàn)象。如圖１．１、??圖１．２、圖１．３、圖１．４所示：遼闊的草原上，成群的野牛集體運動；大洋深處，數(shù)以??萬計的魚兒集結(jié)成群，異彩紛呈；蔚藍的天空之中，各種成群的鳥兒集體翱翔。??各種生物都以自己的方式進行著群體運動，或是分工合作，或是群體攻擊，或是??躲避天敵，成群的生物在轉(zhuǎn)移運動過程中又表現(xiàn)出了各式各樣的運動形態(tài)�；蚴�??簡單的幾何形狀，或是復(fù)雜而絢麗的立體構(gòu)型，或是看似雜亂實又目標明確的群??體運動，這其中的奧秘深深的吸引了來自不同學(xué)科的科學(xué)家的關(guān)注，從生物、物??理、藝術(shù)、計算機到飛行器、機器人等多個領(lǐng)域都對其中所蘊藏的規(guī)律從各自的??角度進行了探索［１］。??但是對于很多問題，一直有著各種困惑。一些能力相對低下的生物體如何形??成并管控龐大群體的？巨型的群體是如何進行內(nèi)部協(xié)調(diào)并完成一定的群體目標?

第１章緒?論??ｗ?１＾＾！??圖１．５美軍多無人機實驗?圖１．６中國多無人機實驗??無人機在空中實現(xiàn)了五環(huán)和單板滑雪運動員的動態(tài)構(gòu)型，如圖１．７所示。雖然英??特爾的多無人機集群的燈光表演規(guī)模龐大，屢破世界紀錄，且只需要一臺或幾臺??電腦即可完成控制，但每架無人機的飛行軌跡是在地面生成的，每架無人機按自??己的預(yù)設(shè)軌跡運動，相互之間沒有交互，依賴于高精度的定位手段，缺乏有效的??避障考慮。２０１７年１２月，億航在廣州海星沙用１１８０架無人機進行燈光表演，向??正在廣州召開的財富論壇表示歡迎，并展示了多種不同的圖案與漢字。２０１８年??元宵節(jié)，受西安市政府邀請，億航在古城西安進行了無人機燈光表演，實現(xiàn)了時??光隧道

【參考文獻】：
期刊論文
[1]小型四旋翼無人機建模與有限時間控制[J]. 廖衛(wèi)中,宗群,馬亞麗.  控制理論與應(yīng)用. 2015(10)
[2]四旋翼直升機姿態(tài)系統(tǒng)的直接自修復(fù)控制[J]. 楊薈憭,姜斌,張柯.  控制理論與應(yīng)用. 2014(08)
[3]多智能體系統(tǒng)編隊控制相關(guān)問題研究綜述[J]. 王祥科,李迅,鄭志強.  控制與決策. 2013(11)
[4]基于有向網(wǎng)絡(luò)的智能群體群集運動控制[J]. 俞輝,王永驥,程磊.  控制理論與應(yīng)用. 2007(01)
[5]基于動態(tài)拓撲有領(lǐng)航者的智能群體群集運動控制[J]. 俞輝,王永驥,劉磊.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2006(11)
[6]基于勢函數(shù)的多機器人系統(tǒng)的編隊控制[J]. 賈秋玲,閆建國,王新民.  機器人. 2006(02)
[7]對隊形控制的思考[J]. 任德華,盧桂章.  控制與決策. 2005(06)

博士論文
[1]多智能體系統(tǒng)分布式趨同控制若干問題研究[D]. 李振興.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[2]四旋翼微型飛行器位姿及控制策略的研究[D]. 張洪濤.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[3]多智能體機器人協(xié)調(diào)控制研究及穩(wěn)定性分析[D]. 俞輝.華中科技大學(xué) 2007

碩士論文
[1]四旋翼無人機自抗擾控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 秦黎博.大連理工大學(xué) 2017
[2]四旋翼飛行器飛行控制系統(tǒng)算法研究[D]. 莫秋兢.華南理工大學(xué) 2017
[3]小型無人直升機的電子增穩(wěn)系統(tǒng)設(shè)計[D]. 梅粲文.華南理工大學(xué) 2016
[4]四旋翼飛行器控制與實現(xiàn)[D]. 米培良.大連理工大學(xué) 2015
[5]四旋翼飛行器運動控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 林文建.湖南大學(xué) 2015
[6]基于運動捕捉系統(tǒng)的四旋翼飛行器導(dǎo)航控制技術(shù)研究[D]. 趙繼.南京航空航天大學(xué) 2015
[7]四旋翼飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 譚廣超.大連理工大學(xué) 2013
[8]空天飛行器慣性/天文組合導(dǎo)航技術(shù)研究[D]. 張承.南京航空航天大學(xué) 2012
[9]四旋翼飛行器控制系統(tǒng)構(gòu)建及控制方法的研究[D]. 程敏.大連理工大學(xué) 2012
[10]群體無人機分布式協(xié)同控制方法研究[D]. 陳炎財.南京航空航天大學(xué) 2011



本文編號：2964074