本文關(guān)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(lǐng)域的應(yīng)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(xué)方程組，提出了四旋翼無人機的數(shù)學(xué)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(xué)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(shè)計方案。 首先，對全驅(qū)動子系統(tǒng)的動力學(xué)特點進行分析，為豎直方向以及偏航角的控制，設(shè)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(xué)特點進行分析，為水平方向以及滾轉(zhuǎn)角、俯仰角的控制，設(shè)計了一種基于干擾觀測的滑�？刂破鳌Ｍㄟ^數(shù)學(xué)證明以及相關(guān)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(guān)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(yù)設(shè)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(shè)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(shè)計的控制方案是有效的，可以使多四旋翼系統(tǒng)達到預(yù)定的編隊目標。
【關(guān)鍵詞】：四旋翼 滑模控制 欠驅(qū)動系統(tǒng) 一致性 編隊控制
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(yù)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(guān)知識29-30
• 2.7 本章小結(jié)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 終端滑模控制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(jié)果與分析35-38
• 3.5 本章小結(jié)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�？刂�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(jié)果與分析45-49
• 4.5 本章小結(jié)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(shè)計50-51
• 5.3 總體仿真與分析51-55
• 5.4 本章小結(jié)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(shè)計與分析59-66
• 6.4 仿真與分析66-69
• 6.5 本章小結(jié)69-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻74-80
• 攻讀學(xué)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

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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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

  本文關(guān)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