本文關(guān)鍵詞：小型四旋翼無人機(jī)軌跡規(guī)劃算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,微小型多旋翼無人機(jī)技術(shù)已經(jīng)日漸成熟,其應(yīng)用的領(lǐng)域也越來越廣泛,隨之對軌跡規(guī)劃的要求也不斷的提高。無人機(jī)的軌跡規(guī)劃是指在滿足無人機(jī)性能指標(biāo)和特定的約束條件下,尋找一條從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的最優(yōu)或者次優(yōu)的飛行軌跡,它是無人機(jī)實(shí)現(xiàn)自主巡航的重要組成部分。蟻群算法、隨機(jī)搜索法等傳統(tǒng)的軌跡規(guī)劃算法沒有考慮軌跡的運(yùn)動學(xué)約束,而無人機(jī)飛行時(shí)需要在每一點(diǎn)上都有可飛行的軌跡。針對傳統(tǒng)軌跡規(guī)劃算法的缺陷,以及充分利用旋翼機(jī)可懸停和向各個(gè)方向機(jī)動的優(yōu)勢,并考慮其機(jī)載運(yùn)算能力相對較弱的因素,論文提出一種全新的基于Sigmoid函數(shù)的多個(gè)路徑點(diǎn)間的軌跡規(guī)劃算法,同時(shí)設(shè)計(jì)了兩種航向角的調(diào)整策略。該算法采用圓滑可導(dǎo)的Sigmoid函數(shù)作為位置函數(shù),在規(guī)劃出任意兩個(gè)路徑點(diǎn)間的狀態(tài)軌跡的同時(shí)保證了光滑可導(dǎo)的速度軌跡函數(shù)。同時(shí)將廣泛應(yīng)用于機(jī)器人軌跡規(guī)劃的Dubins軌跡規(guī)劃算法,用于小型四旋翼無人機(jī),并對其三維多點(diǎn)任務(wù)巡航問題進(jìn)行了詳細(xì)描述。最后論文給出了采用典型的小型四旋翼無人機(jī)動態(tài)模型和控制算法,對兩種算法規(guī)劃的飛行軌跡分別進(jìn)行跟蹤飛行的仿真,結(jié)果證實(shí)了兩種算法的可行性、有效性和實(shí)時(shí)性。
【關(guān)鍵詞】：小型四旋翼無人機(jī) 自主巡航 Sigmoid軌跡規(guī)劃算法 軌跡跟蹤
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V249.1
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-13
• 主要符號對照表13-15
• 第一章 緒論15-23
• 1.1 課題研究的背景、意義15-16
• 1.1.1 四旋翼無人機(jī)的研究背景15-16
• 1.1.2 飛行器軌跡規(guī)劃算法的研究背景16
• 1.2 研究現(xiàn)狀16-21
• 1.2.1 四旋翼無人機(jī)的研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2.2 飛行器軌跡規(guī)劃算法的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.3 技術(shù)難點(diǎn)和本文主要研究內(nèi)容21-23
• 第二章 飛行控制系統(tǒng)硬件平臺23-29
• 2.1 UAV模型平臺23-24
• 2.2 飛行控制硬件平臺綜述24-28
• 2.2.1 飛行控制系統(tǒng)24-25
• 2.2.2 傳感器系統(tǒng)25
• 2.2.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動模塊25-26
• 2.2.4 數(shù)據(jù)通信部分26-27
• 2.2.5 整體結(jié)構(gòu)實(shí)體27-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第三章 軌跡規(guī)劃算法29-51
• 3.1 軌跡規(guī)劃算法介紹29-30
• 3.2 軌跡規(guī)劃問題描述30-31
• 3.3 基于Sigmoid函數(shù)的軌跡規(guī)劃算法31-39
• 3.3.1 一維路徑規(guī)劃32-34
• 3.3.2 三維路徑規(guī)劃34-36
• 3.3.3 航向角的調(diào)整策略36-38
• 3.3.4 具體的算法步驟38-39
• 3.4 基于Dubins函數(shù)的軌跡規(guī)劃算法39-49
• 3.4.1 Dubins最短路徑規(guī)劃算法39-41
• 3.4.2 二維軌跡規(guī)劃算法41-47
• 3.4.3 三維軌跡規(guī)劃算法47-48
• 3.4.4 Dubins軌跡規(guī)劃航向角的確定48-49
• 3.4.5 具體的算法步驟49
• 3.5 本章小結(jié)49-51
• 第四章 系統(tǒng)動力學(xué)模型及控制算法51-61
• 4.1 無人機(jī)空間運(yùn)動表示51-54
• 4.1.1 參考坐標(biāo)系51
• 4.1.2 歐拉角表示51-52
• 4.1.3 四旋翼無人機(jī)的飛行機(jī)理52-54
• 4.2 四旋翼無人機(jī)動力學(xué)分析及數(shù)學(xué)建模54-56
• 4.3 控制算法56-59
• 4.3.1 姿態(tài)控制算法57
• 4.3.2 高度控制算法57-58
• 4.3.3 水平控制算法58-59
• 4.4 軌跡規(guī)劃及軌跡跟蹤算法59-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 第五章 算法的仿真結(jié)果61-79
• 5.1 飛行試驗(yàn)61-63
• 5.2 Matlab/Simulink模型的搭建63-67
• 5.3 基于Sigmoid函數(shù)的軌跡規(guī)劃算法仿真結(jié)果67-74
• 5.3.1 航向角調(diào)整策略一的仿真結(jié)果68-71
• 5.3.2 航向角調(diào)整策略二的仿真結(jié)果71-74
• 5.4 基于Dubins函數(shù)的軌跡規(guī)劃算法仿真結(jié)果74-77
• 5.5 本章小結(jié)77-79
• 第六章 總結(jié)與展望79-81
• 6.1 總結(jié)79-80
• 6.2 展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的其他研究成果85-87
• 致謝87

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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3 劉志軍;呂強(qiáng);王東來;;小型四旋翼直升機(jī)的建模與仿真控制[J];計(jì)算機(jī)仿真;2010年07期

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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 鄭重;多航天器編隊(duì)飛行分布式協(xié)同控制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

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本文編號：312409