本文關鍵詞：四旋翼穩(wěn)定控制算法及其一致性編隊控制的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來，對無人機，尤其是四旋翼無人機的研究開始受到人們的重視。由于其低廉的造價以及靈活的操作性，使得四旋翼無人機在軍事及民事領域的應用更加廣泛。 本文根據(jù)對四旋翼無人機飛行原理及其動力特點的分析，利用牛頓——歐拉方程建立了四旋翼無人機的動力學方程組，提出了四旋翼無人機的數(shù)學模型。與傳統(tǒng)的基于姿態(tài)和位置回路的分離控制不同，本文依據(jù)四旋翼動力學系統(tǒng)特性，把系統(tǒng)分為全驅(qū)動子系統(tǒng)和欠驅(qū)動子系統(tǒng)。依據(jù)兩個子系統(tǒng)的不同特點，分別提出了兩種不同的控制器設計方案。 首先，對全驅(qū)動子系統(tǒng)的動力學特點進行分析，為豎直方向以及偏航角的控制，設計了一種終端滑�？刂破鳌Ｍㄟ^理論證明、搭建仿真模型以及進行仿真實驗進一步說明了控制方案的有效性。 其次，對欠驅(qū)動子系統(tǒng)的動力學特點進行分析，為水平方向以及滾轉(zhuǎn)角、俯仰角的控制，設計了一種基于干擾觀測的滑模控制器。通過數(shù)學證明以及相關仿真實驗說明了控制方案的有效性及控制器對干擾的抑制作用。 然后，把兩種控制方案統(tǒng)一到整體四旋翼無人機系統(tǒng)控制中，通過調(diào)節(jié)相關參數(shù)，把兩種方案聯(lián)合成統(tǒng)一的控制器，，對整個系統(tǒng)進行控制。最終的控制方案不僅有效實現(xiàn)了對系統(tǒng)預設軌跡的跟蹤，而且有效的抑制了干擾，保證了四旋翼無人機的穩(wěn)定飛行。 最后，針對簡化后的四旋翼控制系統(tǒng)模型，考慮在固定通信拓撲中的多四旋翼一致性編隊的控制問題。根據(jù)簡化后四旋翼系統(tǒng)的特點，分成四個子系統(tǒng)進行分別控制，設計了一種一致性的編隊控制協(xié)議，通過理論證明以及仿真實驗說明了設計的控制方案是有效的，可以使多四旋翼系統(tǒng)達到預定的編隊目標。
【關鍵詞】：四旋翼 滑�？刂� 欠驅(qū)動系統(tǒng) 一致性 編隊控制
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V249
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 研究背景與意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容以及章節(jié)安排17-20
• 第2章 預備知識20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 四旋翼系統(tǒng)工作原理20-21
• 2.3 四旋翼系統(tǒng)建模21-27
• 2.3.1 選取坐標系21
• 2.3.2 坐標的轉(zhuǎn)換21-23
• 2.3.3 四旋翼控制模型23-26
• 2.3.4 模型分析與控制策略選擇26-27
• 2.4 滑�？刂扑惴�27-28
• 2.5 李雅普諾夫穩(wěn)定性理論28-29
• 2.6 代數(shù)圖論及矩陣理論相關知識29-30
• 2.7 本章小結30-32
• 第3章 四旋翼全驅(qū)動子系統(tǒng)的控制32-40
• 3.1 引言32
• 3.2 終端滑�？刂�32-34
• 3.3 基于終端滑模的控制算法實現(xiàn)34-35
• 3.4 仿真結果與分析35-38
• 3.5 本章小結38-40
• 第4章 四旋翼欠驅(qū)動子系統(tǒng)的控制40-50
• 4.1 引言40
• 4.2 欠驅(qū)動的滑模控制40-43
• 4.3 基于干擾觀測滑模的控制算法實現(xiàn)43-45
• 4.4 仿真結果與分析45-49
• 4.5 本章小結49-50
• 第5章 四旋翼總體控制系統(tǒng)50-56
• 5.1 引言50
• 5.2 總體系統(tǒng)控制器設計50-51
• 5.3 總體仿真與分析51-55
• 5.4 本章小結55-56
• 第6章 多四旋翼系統(tǒng)一致性編隊控制56-72
• 6.1 引言56-57
• 6.2 控制模型與通信拓撲57-59
• 6.2.1 四旋翼簡化模型57-58
• 6.2.2 系統(tǒng)通信拓撲58-59
• 6.3 編隊協(xié)議設計與分析59-66
• 6.4 仿真與分析66-69
• 6.5 本章小結69-72
• 結論72-74
• 參考文獻74-80
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單80-82
• 致謝82

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 馬晨宇,李偉,陳祖舜,曹琦;基于行為的多自由度機器人運動規(guī)劃[J];清華大學學報(自然科學版);1997年03期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李遠;多UAV協(xié)同任務資源分配與編隊軌跡優(yōu)化方法研究[D];國防科學技術大學;2011年

  本文關鍵詞：四旋翼穩(wěn)定控制算法及其一致性編隊控制的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：299574