四旋翼無人飛行器是一種垂直升降無人飛行器,它能夠?qū)崿F(xiàn)精準懸停,室內(nèi)飛行和低速巡航等任務(wù),已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于民用和軍用領(lǐng)域。由于四旋翼無人飛行器是一個典型的欠驅(qū)動控制系統(tǒng),具有多變量,強耦合,非線性的特點,這使得控制器設(shè)計非常具有挑戰(zhàn)性,如何設(shè)計高性能的飛行控制器一直以來都是控制領(lǐng)域的熱點問題。有限時間控制技術(shù)是一種新的非線性控制方法,具有快速收斂和抗擾動性能強的特點,可以有效改善閉環(huán)系統(tǒng)的控制性能。本文首先綜述四旋翼無人飛行器的研究現(xiàn)狀和有限時間控制理論。然后,介紹四旋翼無人飛行器的基本結(jié)構(gòu)和飛行原理,并建立一種基于四元數(shù)描述的四旋翼無人飛行器系統(tǒng)模型�；谠撃Ｐ�,分別研究單個四旋翼的跟蹤控制問題和多個四旋翼的編隊控制問題。不同于大多數(shù)現(xiàn)有的研究成果,即只能保證閉環(huán)系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性,本文所提出控制器均可實現(xiàn)有限時間穩(wěn)定,即系統(tǒng)狀態(tài)可以在有限時間內(nèi)收斂到平衡點,明顯提高系統(tǒng)收斂速度。具體來說,針對單個四旋翼的跟蹤控制,基于齊次性理論,提出一種有限時間位置跟蹤控制律,基于加冪積分技術(shù),提出一種有限時間姿態(tài)跟蹤控制律,使得四旋翼無人飛行器的位置和姿態(tài)都可以在有限時間內(nèi)跟蹤上期望值。針對多個四旋... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１無人飛行器主流三大平臺??

機械結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低，控制容易，穩(wěn)定性能好等優(yōu)勢［９－１０］。因此，近年來，??四旋翼無人飛行器被廣泛地應(yīng)用于航空拍攝，電力巡檢，快遞運輸、農(nóng)業(yè)植保、??軍事偵查、地理勘測以及搜索和救援等領(lǐng)域［１１－１３］，詳細見圖１．２。??（ａ）航空拍攝?（ｂ）電力巡檢?（ｃ）快遞運輸??（ｄ）農(nóng)業(yè)植保?（ｅ）軍事偵查?（ｆ）編隊飛行??圖１．２四旋翼無人飛行器的應(yīng)用??Ｆｉｇ?１．２?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ?ｆｏｒ?ｑｕａｄｒｏｔｏｒ?ａｉｒｃｒａｆｔ??四旋翼無人飛行器的控制問題一直以來都是控制領(lǐng)域中的熱點問題［１４］。一方??面，由于四旋翼無人飛行器的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的線性控制算法已經(jīng)不能滿足各種??場合不同的需求，特別是軍用領(lǐng)域?qū)λ男頍o人飛行器的控制精度和穩(wěn)定性能有??著極高要求，這就促使飛控工程師們需要提出更加先進的控制方法，進一步提升??２??

而線性控制器是漸近收斂，因此有限時間控制可以提供更快的收斂性能。為了驗??證理論分析，下面將給出具體的數(shù)值仿真，參數(shù)選取為＆?＝?１，《?＝?〇．５，歡〇）?＝?１。根據(jù)??圖１．３和圖１．４可知，有限時間控制系統(tǒng)（１．５）?－?（１．６）比線性控制系統(tǒng)（１．５）?－??（１．７）明顯具有更快的收斂速度。??１ｒ?■?．■?Ｉ．?．．Ｉ??＼?——有限時間控制器??＼?｜?—線性控制器??０．５－?Ｖ?；??Ｉ???０?＾￣?：???＿０＊５０?２?４?６?８??時間（ｓｅｃ）??圖１．３?—階系統(tǒng)（１．７）系統(tǒng)狀態(tài)響應(yīng)曲線??Ｆｉｇ?１．３?Ｒｅｓｐｏｎｓｅ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｓｙｓｔｅｍ?ｓｔａｔｅ?ｏｆ?ｆｉｒｓｔ－ｏｒｄｅｒ?ｓｙｓｔｅｍ?（１．７）??７??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]無人機的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J]. 姚思浩.  電子制作. 2018(01)
[2]解密多旋翼發(fā)展進程[J]. 全權(quán).  機器人產(chǎn)業(yè). 2015(02)
[3]無人機研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 胡中華,趙敏.  航空科學技術(shù). 2009(04)
[4]無人機發(fā)展綜述[J]. 秦博,王蕾.  飛航導彈. 2002(08)



本文編號：3140422