發(fā)布時(shí)間：2021-03-27 16:30

　　隨著微機(jī)電系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanical System,MEMS）技術(shù)的不斷發(fā)展,使得具有成本低、體積小、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的微處理器和慣性測(cè)量器（Inertial Measurement Unit,IMU）在四旋翼飛行器中得到廣泛應(yīng)用。姿態(tài)估計(jì)和控制系統(tǒng)是四旋翼飛行器設(shè)計(jì)和應(yīng)用的核心環(huán)節(jié)。首先,針對(duì)四旋翼飛行器不同的飛行狀態(tài)和環(huán)境,基于互補(bǔ)濾波算法設(shè)計(jì)了兩種姿態(tài)估計(jì)算法。（1）當(dāng)四旋翼飛行器在懸�；虻退亠w行狀態(tài)下,設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)顯性互補(bǔ)濾波姿態(tài)估計(jì)算法。該算法在加速度數(shù)據(jù)融合之前加入低通濾波器,并設(shè)置了姿態(tài)四元數(shù)緩存區(qū),在提高了姿態(tài)估計(jì)精度的同時(shí),減小了低通濾波器延時(shí)對(duì)姿態(tài)估計(jì)實(shí)時(shí)性的影響。（2）當(dāng)四旋翼飛行器在高速或強(qiáng)機(jī)動(dòng)飛行狀態(tài)下,設(shè)計(jì)了一種動(dòng)態(tài)權(quán)值共軛梯度的自適應(yīng)互補(bǔ)濾波算法。該算法在共軛梯度法中加入了動(dòng)態(tài)權(quán)值來抑制運(yùn)動(dòng)加速度的干擾,并將加速度計(jì)估計(jì)出來的姿態(tài)四元數(shù)與陀螺儀進(jìn)行自適應(yīng)互補(bǔ)濾波,消除了陀螺儀積分漂移引起的姿態(tài)估計(jì)誤差。然后,針對(duì)四旋翼飛行器模型參數(shù)不確定、易受外部因素干擾等問題,將自抗擾控制（Active Disturbance Reject... 

【文章來源】：武漢科技大學(xué)湖北省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

導(dǎo)航坐標(biāo)系與機(jī)體坐標(biāo)系

角度范圍為：-180°～180°。在矢量變換中，剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)可以分別用 3 個(gè)獨(dú)立的方向余弦矩陣進(jìn)行描述如圖2.2 所示：圖 2.2 繞單軸旋轉(zhuǎn)示意圖繞單軸旋轉(zhuǎn)的方向余弦矩陣的定義如下：1 0 0( , ) 0 cos sin0 sin cosR X (2-1)cos 0 sin( , ) 0 1 0sin 0 cosR Y (2-2)cos sin 0( , ) sin cos 00 0 1R Z (2-3)根據(jù)歐拉角旋轉(zhuǎn)順序Z-Y-X順規(guī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)得到導(dǎo)航坐標(biāo)系向機(jī)體坐標(biāo)系變換的旋轉(zhuǎn)

顯性互補(bǔ)濾波器算法原理框圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]四旋翼兩種姿態(tài)控制方法及性能比較[J]. 萬慧,齊曉慧,董海瑞,朱子薇,孟麗潔.  火力與指揮控制. 2018(03)
[2]四旋翼飛行器的滑模PID軌跡跟蹤控制[J]. 劉云平,黃希杰,李先影,陳城.  機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2017(12)
[3]垂直起降無人機(jī)基于圖像的目標(biāo)跟蹤控制[J]. 劉錦濤,高麗,吳文海,李靜.  控制理論與應(yīng)用. 2017(06)
[4]基于LADRC的無人機(jī)高精度定高控制[J]. 齊鵬遠(yuǎn),王勇,張代兵.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(11)
[5]四旋翼飛行器的自抗擾飛行控制方法[J]. 劉一莎,楊晟萱,王偉.  控制理論與應(yīng)用. 2015(10)
[6]基于慣性傳感器MPU6050的濾波算法研究[J]. 傅忠云,朱海霞,孫金秋,劉文波.  壓電與聲光. 2015(05)
[7]基于傳感器校正與融合的農(nóng)用小型無人機(jī)姿態(tài)估計(jì)算法[J]. 彭孝東,張鐵民,李繼宇,陳瑜.  自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2015(04)
[8]互補(bǔ)濾波算法在四旋翼飛行器姿態(tài)解算中的應(yīng)用[J]. 萬曉鳳,康利平,余運(yùn)俊,林偉財(cái).  測(cè)控技術(shù). 2015(02)
[9]串級(jí)PID控制在微型無人機(jī)姿態(tài)控制中的應(yīng)用[J]. 張靜,劉恒,鄭采薇.  電子世界. 2014(16)
[10]自適應(yīng)混合濾波算法在微型飛行器姿態(tài)估計(jì)中的應(yīng)用[J]. 傅忠云,劉文波,孫金秋,徐貴力.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2014(05)

碩士論文
[1]基于ADRC的四旋翼飛行器自主避障控制系統(tǒng)研究[D]. 章志誠.浙江大學(xué) 2017
[2]四旋翼無人直升機(jī)控制系統(tǒng)的研究[D]. 楊建旭.天津理工大學(xué) 2012
[3]四旋翼飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 魏麗文.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[4]小型四旋翼飛行器飛行控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D]. 劉煥曄.上海交通大學(xué) 2009
[5]基于PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的三自由度飛行器模型控制研究[D]. 鄭安平.南京理工大學(xué) 2008
[6]四旋翼碟形飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及控制方法研究[D]. 王俊生.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3103824