四旋翼飛行器是一種攜帶動力裝置的旋翼式飛行器,相較于固定翼飛行器,四旋翼飛行器具有重量小、機械結(jié)構(gòu)簡單、可垂直起飛降落、機動性強和靈活性高等優(yōu)點,能夠用于空中偵察、森林火災(zāi)監(jiān)控、水上運輸、農(nóng)業(yè)噴灑、地面測繪以及航拍等領(lǐng)域,具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著四旋翼飛行器應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展,對其穩(wěn)定性能和控制效果的要求也越來越高,因此四旋翼飛行器的飛行控制方法成為了一個研究熱點。本文主要圍繞四旋翼飛行器在外部擾動、輸入飽和、模型不確定、參數(shù)不確定和狀態(tài)不可測等因素影響下的魯棒抗擾控制問題。論文主要內(nèi)容如下:（1）分析了四旋翼飛行器六自由度的飛行原理,并根據(jù)牛頓定律和歐拉方程建立其非線性動力學(xué)的數(shù)學(xué)模型。（2）對于姿態(tài)系統(tǒng),將耦合項、外部的干擾和模型的不確定看作是姿態(tài)系統(tǒng)的總擾動,設(shè)計非線性擴張狀態(tài)觀測器對其進行估計,并在控制器中給予補償;另外,為了避免因期望值突變而形成較大控制量對系統(tǒng)造成的沖擊,設(shè)計微分跟蹤器給給定信號提供一個過渡過程;最后,設(shè)計基于非線性擴張狀態(tài)觀測器和跟蹤微分器的非奇異快速終端滑模控制器,仿真和實驗結(jié)果都驗證了提出的控制方法的可行性和有效性。（3）設(shè)計了一種新型的基于雙閉環(huán)積分... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

四旋翼飛行器結(jié)構(gòu)簡圖

圖 2-2 垂直運動俯仰運動：保證電機 2 和電機 4 的轉(zhuǎn)速不變，同時增加電機 3 的轉(zhuǎn)速，機 1 的轉(zhuǎn)速，此時由于電機 1 的轉(zhuǎn)速使拉力上升，同時電機 3 的升力下降，機 1 和電機 3 轉(zhuǎn)速差值形成了不平衡力，使飛行器繞 Y 軸做運動；反之，飛繞 Y 軸向另一個方向旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)飛行器如圖 2-3 所示的俯仰運動。圖 2-3 俯仰運動

圖 2-2 垂直運動俯仰運動：保證電機 2 和電機 4 的轉(zhuǎn)速不變，同時增加電機 3 的轉(zhuǎn)速 1 的轉(zhuǎn)速，此時由于電機 1 的轉(zhuǎn)速使拉力上升，同時電機 3 的升力下降 1 和電機 3 轉(zhuǎn)速差值形成了不平衡力，使飛行器繞 Y 軸做運動；反之， Y 軸向另一個方向旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)飛行器如圖 2-3 所示的俯仰運動。圖 2-3 俯仰運動

【參考文獻】：
期刊論文
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[10]基于PID控制器的四旋翼飛行器系統(tǒng)設(shè)計[J]. 呂闖,王業(yè)琴,唐中一,馬千里,申偉.  工業(yè)控制計算機. 2016(09)

碩士論文
[1]四旋翼飛行機器人增穩(wěn)控制方法研究[D]. 宋自立.華北電力大學(xué) 2014
[2]基于Backstepping方法的四旋翼無人飛行器控制器設(shè)計[D]. 李天博.東北大學(xué) 2013
[3]微小型四旋翼無人直升機建模及控制方法研究[D]. 聶博文.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006



本文編號：3283573