近年來,無人駕駛飛行器已在各種領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)有人駕駛飛機(jī)相比較,無人機(jī)具有尺寸小、使用方便、機(jī)動性強(qiáng)等優(yōu)點。但是受限于尺寸、載荷等問題,無人機(jī)的在很多應(yīng)用場景下不能滿足很高的魯棒性需求。所以,本文主要針對小型旋翼無人機(jī)的控制問題進(jìn)行理論推導(dǎo)與仿真和實驗驗證,對現(xiàn)有無人機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)與完善,使其具有良好的魯棒性能。主要研究內(nèi)容如下:本文通過對常見四旋翼的控制流程分析,將飛行控制系統(tǒng)分為內(nèi)環(huán)控制和外環(huán)控制兩部分。在內(nèi)環(huán)控制中,針對模型不確定、輸入積分飽和以及存在不可測量干擾等測量有限條件,分別設(shè)計了基于標(biāo)準(zhǔn)積分的PID控制器,基于有界積分的PID控制器以及基于UDE干擾估計器的魯棒控制器。并根據(jù)四旋翼飛行器的工作原理與力學(xué)分析,建立理想狀態(tài)下的運(yùn)動學(xué)模型,并以此搭建MATLAB/Simulink仿真程序,仿真驗證各控制器的有效性。搭建四旋翼物理實驗平臺與三自由度直升機(jī)仿真驗證平臺,通過飛行實驗驗證算法魯棒性能。在外環(huán)控制中,針對缺少必要測量數(shù)據(jù)信息等情況,通過基于視覺的運(yùn)動捕捉系統(tǒng)為無人機(jī)提供相應(yīng)的測量數(shù)據(jù),并通過計算機(jī)為無人機(jī)搭建外環(huán)控制系統(tǒng),通過飛行試驗驗證外環(huán)控制器的... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 無人機(jī)魯棒控制國內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀
        1.2.1 中大型無人機(jī)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 小型無人機(jī)研究現(xiàn)狀
    1.3 現(xiàn)有魯棒控制方法及其局限性
    1.4 本論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 基于標(biāo)準(zhǔn)積分的魯棒控制
    2.1 基于標(biāo)準(zhǔn)積分的PID控制器設(shè)計
        2.1.1 PID控制器
        2.1.2 姿態(tài)環(huán)PID控制器設(shè)計
        2.1.3 高度環(huán)PID控制器設(shè)計
    2.2 PID控制器算法仿真與結(jié)果分析
        2.2.1 四旋翼飛行器定高懸停仿真與分析
        2.2.2 四旋翼飛行器魯棒性能仿真與分析
    2.3 四旋翼物理飛行實驗平臺
        2.3.1 四旋翼飛行器硬件平臺搭建
        2.3.2 四旋翼飛行平臺控制流程
    2.4 四旋翼飛行實驗驗證及數(shù)據(jù)分析
        2.4.1 基于標(biāo)準(zhǔn)積分的PID高度控制實驗
        2.4.2 基于標(biāo)準(zhǔn)積分的PID高度魯棒控制實驗
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于有界積分的魯棒控制
    3.1 有界積分控制器設(shè)計
    3.2 有界積分控制仿真及魯棒性分析
        3.2.1 基于Simulink仿真平臺的有界積分控制仿真實驗與分析
        3.2.2 基于三自由度直升機(jī)的有界積分控制仿真實驗與分析
            3.2.2.1 三自由度飛行器實驗驗證平臺介紹
            3.2.2.2 三自由度飛行器實驗驗證平臺的數(shù)學(xué)模型
            3.2.2.3 三自由度飛行器實驗與分析
    3.3 有界積分控制飛行試驗平臺實驗驗證與魯棒性分析
        3.3.1 基于有界積分控制器的高度控制實驗
        3.3.2 基于有界積分控制器的高度魯棒性試驗
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于UDE的魯棒控制
    4.1 UDE的基本原理
    4.2 狀態(tài)預(yù)測器的相關(guān)原理
    4.3 基于UDE的魯棒控制律設(shè)計
    4.4 三自由度直升機(jī)平臺基于UDE魯棒控制實驗
        4.4.1 實驗設(shè)計
        4.4.2 實驗數(shù)據(jù)與分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于視覺系統(tǒng)的外環(huán)魯棒控制
    5.1 外環(huán)控制器設(shè)計
    5.2 實驗平臺介紹
        5.2.1 視覺運(yùn)動捕捉系統(tǒng)
        5.2.2 PARROT無人機(jī)
        5.2.3 實驗平臺介紹
    5.3 實驗設(shè)計與實驗結(jié)果
        5.3.1 實驗設(shè)計
        5.3.2 實驗結(jié)果與分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 進(jìn)一步工作計劃與研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]輸入飽和與姿態(tài)受限的四旋翼無人機(jī)反步姿態(tài)控制[J]. 魏青銅,陳謀,吳慶憲.  控制理論與應(yīng)用. 2015(10)
[2]基于飛行品質(zhì)評估的無人直升機(jī)魯棒控制器設(shè)計[J]. 劉鵬,王強(qiáng),蒙志君,武哲.  航空學(xué)報. 2012(09)

博士論文
[1]基于魯棒補(bǔ)償?shù)男⌒蜔o人機(jī)飛行控制方法研究[D]. 李湛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]基于等價輸入干擾補(bǔ)償?shù)膸最惖湫拖到y(tǒng)擾動抑制設(shè)計[D]. 劉瑞娟.中南大學(xué) 2014
[3]四旋翼無人機(jī)幾何滑模姿態(tài)控制技術(shù)和抗擾應(yīng)用研究[D]. 安宏雷.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013
[4]小型無人直升機(jī)魯棒非線性控制研究[D]. 賀躍幫.華南理工大學(xué) 2013
[5]高空長航無人機(jī)多信息融合自主導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 于永軍.南京航空航天大學(xué) 2011
[6]無人機(jī)協(xié)同編隊飛行中的視覺感知關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 方挺.南京航空航天大學(xué) 2008

碩士論文
[1]四旋翼飛行器建模與控制方法研究[D]. 羅春光.天津工業(yè)大學(xué) 2016
[2]四旋翼飛行器控制與實現(xiàn)[D]. 米培良.大連理工大學(xué) 2015
[3]四旋翼飛行器控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 高京都.大連理工大學(xué) 2015
[4]四旋翼飛行器自抗擾控制方法研究[D]. 楊晟萱.大連理工大學(xué) 2014
[5]四旋翼飛行器飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 周俊濤.大連理工大學(xué) 2012
[6]一種四旋翼無人直升機(jī)飛行控制器的設(shè)計[D]. 黃溪流.南京理工大學(xué) 2010
[7]四旋翼無人直升機(jī)飛行控制技術(shù)研究[D]. 單海燕.南京航空航天大學(xué) 2008



本文編號：3130597