傾轉(zhuǎn)多旋翼飛行器通過將旋翼傾斜到單獨(dú)的平面上,實(shí)現(xiàn)推力和力矩的獨(dú)立控制,能夠在受限空間內(nèi)進(jìn)行角運(yùn)動(dòng)跟蹤,或者與工作面成一定角度定向,亦能在空中作業(yè)時(shí)保持載具的水平,極大的拓寬了多旋翼無人機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景。本課題主要針對(duì)一種可獨(dú)立傾轉(zhuǎn)的新型四旋翼飛行器（Quadcopter with Independently Tilting Rotor,QITR）,進(jìn)行飛行控制技術(shù)的研究,具體內(nèi)容總結(jié)為以下幾個(gè)方面:使用三維軟件對(duì)QITR的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模。探討QITR的飛行原理,分析不同期望軌跡下的傾轉(zhuǎn)配置。隨后對(duì)QITR進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建模,并對(duì)飛行過程中涉及到的外力及外力矩?cái)_動(dòng)、參數(shù)攝動(dòng)及噪聲進(jìn)行建模。通過變量代換方式將非線性控制分配問題轉(zhuǎn)化為線性控制分配問題,使用Moore-Penrose偽逆優(yōu)化能量消耗。研究基于H_∞回路成形線性方法的QITR控制方法。分別探討H_∞魯棒鎮(zhèn)定和回路成形方法在控制律設(shè)計(jì)上的優(yōu)勢(shì)及劣勢(shì),之后給出結(jié)合兩種方法的H_∞回路成形控制律設(shè)計(jì)流程,并設(shè)計(jì)QITR位姿控制律。通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比所設(shè)計(jì)控制律與PID控制律... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 傾轉(zhuǎn)多旋翼飛行器研究現(xiàn)狀
        1.2.2 多旋翼飛行控制技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.3 研究目標(biāo)與關(guān)鍵技術(shù)分析
        1.3.1 研究目標(biāo)
        1.3.2 關(guān)鍵技術(shù)分析
    1.4 本文研究的主要內(nèi)容
第二章 QITR運(yùn)動(dòng)建模
    2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及飛行原理
        2.1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.1.2 坐標(biāo)系及變量定義
        2.1.3 飛行原理
    2.2 電機(jī)動(dòng)力學(xué)模型
    2.3 QITR本體建模
        2.3.1 動(dòng)力學(xué)建模
        2.3.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
    2.4 控制分配方案
        2.4.1 基于線性化方案的控制分配
    2.5 擾動(dòng)建模
        2.5.1 外力及外力矩?cái)_動(dòng)建模
        2.5.2 測(cè)量噪聲建模
        2.5.3 參數(shù)攝動(dòng)
    2.6 本章小結(jié)
∞的QITR位姿控制律設(shè)計(jì)">第三章 基于H_∞的QITR位姿控制律設(shè)計(jì)
    3.1 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
∞控制理論基礎(chǔ)">    3.2 H_∞控制理論基礎(chǔ)
        3.2.1 基本概念
∞魯棒鎮(zhèn)定問題">        3.2.2 基于互質(zhì)分解的H_∞魯棒鎮(zhèn)定問題
        3.2.3 回路成形理論
∞回路成形設(shè)計(jì)流程">        3.2.4 H_∞回路成形設(shè)計(jì)流程
∞回路成形式控制器設(shè)計(jì)">    3.3 H_∞回路成形式控制器設(shè)計(jì)
        3.3.1 模型簡化
        3.3.2 控制器性能要求
        3.3.3 回路成形
    3.4 仿真驗(yàn)證
        3.4.1 PID位姿控制律設(shè)計(jì)
        3.4.2 理想情況
        3.4.3 非理想情況
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的QITR控制方法
    4.1 滑�？刂评碚摷吧窠�(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)
        4.1.1 標(biāo)準(zhǔn)滑模理論
        4.1.2 終端滑模
        4.1.3 RBF網(wǎng)絡(luò)
    4.2 微分器設(shè)計(jì)
        4.2.1 參考微分器設(shè)計(jì)
        4.2.2 濾波器設(shè)計(jì)
    4.3 基于RBFTSMC的姿態(tài)控制律設(shè)計(jì)
        4.3.1 非線性姿態(tài)模型推導(dǎo)
        4.3.2 TMSC姿態(tài)控制律設(shè)計(jì)
        4.3.3 RBFNN擾動(dòng)觀測(cè)器更新規(guī)則及穩(wěn)定性證明
    4.4 基于RBFFL的位置控制律設(shè)計(jì)
        4.4.1 RBFFL的位置控制律設(shè)計(jì)
        4.4.2 權(quán)值更新規(guī)則
    4.5 粒子群參數(shù)尋優(yōu)
        4.5.1 獨(dú)立局部搜索粒子群算法
        4.5.2 姿態(tài)控制律粒子群參數(shù)尋優(yōu)
        4.5.3 位置控制器粒子群參數(shù)尋優(yōu)
    4.6 仿真驗(yàn)證
        4.6.1 隨機(jī)擾動(dòng)情況
        4.6.2 全狀態(tài)全擾動(dòng)情況
    4.7 本章小結(jié)
第五章 MATLAB-VREP可視化聯(lián)合仿真實(shí)驗(yàn)
    5.1 VREP仿真器
        5.1.1 VREP特性
        5.1.2 VREP與 Gazebo對(duì)比
    5.2 獨(dú)立傾轉(zhuǎn)四旋翼VREP模型搭建
        5.2.1 QITR本體搭建
        5.2.2 環(huán)境場(chǎng)景設(shè)置
        5.2.3 腳本編寫
    5.3 VREP與 SIMULINK聯(lián)合仿真
        5.3.1 VREP端腳本編寫
        5.3.2 SIMULINK端功能實(shí)現(xiàn)
    5.4 可視化仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文研究工作總結(jié)
    6.2 存在問題及后期研究方向
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]過動(dòng)式傾斜轉(zhuǎn)輪四軸飛行器的H∞控制（英文）[J]. Ahmed ALKAMACHI,Ergun ER?ELEB?.  Journal of Central South University. 2018(03)
[2]獨(dú)立局部搜索與多區(qū)域漸近收斂的新型PSO算法[J]. 王玉昆,陳雪波.  控制與決策. 2018(08)
[3]基于MOGA算法的H∞回路成形直升機(jī)姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)[J]. 王曉燕,陳曉.  控制與決策. 2016(01)
[4]傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)飛行力學(xué)特性[J]. 沙虹偉,陳仁良.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2012(04)
[5]四旋翼飛行器的動(dòng)力學(xué)建模及PID控制[J]. 李俊,李運(yùn)堂.  遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(01)

博士論文
[1]多旋翼飛行器建模與飛行控制技術(shù)研究[D]. 楊成順.南京航空航天大學(xué) 2013

碩士論文
[1]四旋翼直升機(jī)控制問題研究[D]. 王樹剛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3149468