四旋翼飛行器作為無人機(jī)研究領(lǐng)域內(nèi)的重要分支之一,因其具有構(gòu)造簡單,機(jī)身輕巧,可操控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛的用于商業(yè)、航天、軍事及科研領(lǐng)域。相比于單一四旋翼在實(shí)際應(yīng)用中的局限性,采用多架四旋翼進(jìn)行編隊(duì)協(xié)作來共同執(zhí)行任務(wù)是目前的主流趨勢(shì)。因此,具有較高控制精度的四旋翼編隊(duì)跟蹤控制技術(shù)逐漸吸引了國內(nèi)外學(xué)者們的廣泛關(guān)注。四旋翼飛行器是一具有強(qiáng)耦合,非線性時(shí)變,靜不穩(wěn)定特性的復(fù)雜欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),僅依賴于系統(tǒng)模型的傳統(tǒng)控制方法無法滿足當(dāng)代控制性能的要求。因此,本文在模型建立的過程中,引入了外界干擾與模型不確定性等影響因素,采用了有限時(shí)間擾動(dòng)觀測(cè)器與具有有限時(shí)間收斂特性的控制方法設(shè)計(jì)了高精度,強(qiáng)魯棒的四旋翼編隊(duì)跟蹤控制策略。首先,為了實(shí)現(xiàn)四旋翼編隊(duì)的軌跡跟蹤控制效果,本文采用了一種基于終端滑模擾動(dòng)觀測(cè)器的反推滑模編隊(duì)跟蹤控制策略,在傳統(tǒng)反推法的基礎(chǔ)上結(jié)合了有限時(shí)間滑�？刂品椒�,使其具有有限時(shí)間收斂特性,控制效果較好。同時(shí),終端滑模擾動(dòng)觀測(cè)器可以有效地估計(jì)干擾項(xiàng)并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償,進(jìn)而減小了外界擾動(dòng)等干擾因素對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響�；贚yapunov穩(wěn)定性分析可得,系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)有限時(shí)間穩(wěn)定。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１本文各章節(jié)之間關(guān)聯(lián)圖??Ｆｉｇ．?１．１?ｒｅｌｅｖａｎｃｅ?ｏｆ?ｅａｃｈ?ｃｈａｐｔｅｒｓ?ｉｎ?ｔｈｉｓ?ｐａｐｅｒ??

現(xiàn)穩(wěn)定飛行的重要基矗本章首先由．Ｎｅｗｔｏｎ－Ｅｕｌｅｒ法建立了四旋翼的數(shù)??學(xué)模型。其次，基于領(lǐng)航者－跟隨者的編隊(duì)結(jié)構(gòu)，建立了編隊(duì)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。最后，??介紹了一些相關(guān)引理，為后續(xù)章節(jié)的理論分析做準(zhǔn)備。??２．１四旋翼飛行器的數(shù)學(xué)建模??四旋翼飛行器的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由兩支垂直相交的剛性支架、四個(gè)無刷直流電機(jī)、四??個(gè)螺旋槳、主控板、電池等構(gòu)成。在剛性支架的兩組頂點(diǎn)上固定著四個(gè)相同的電機(jī)，通??過電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)著槳葉旋轉(zhuǎn)，將同一個(gè)支架兩端的槳葉看成一組，其旋轉(zhuǎn)方向是相同??的。從圖２．１中可知，旋翼Ｍｌ與旋翼Ｍ３旋轉(zhuǎn)方向一致，均為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，旋翼Ｍ２??與旋翼Ｍ４旋轉(zhuǎn)方向一致，均為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。只需改變其旋轉(zhuǎn)速度，即可得到垂直升降，??平動(dòng)，橫滾，俯仰，偏航六種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在這里，四個(gè)電機(jī)作為四旋翼的動(dòng)力來源可以??提供所需要的力及力矩，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其在空間中的多姿態(tài)運(yùn)動(dòng)。??（〇３?Ｍ３??（０＾?＾?＼？０；ｒ??爪ｇ?、、￥、２?Ｚｅ??、、、?個(gè)??、、、??圖２．１四旋翼運(yùn)動(dòng)機(jī)理示意圖??Ｆｉｇ．?２．１?ｍｏｔｉｏｎ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｑｕａｄｒｏｔｏｒ??四旋翼在三維空間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)主要是通過兩個(gè)坐標(biāo)系確定的。地理坐標(biāo)系＆?一??是將四旋翼起飛的位置作為原點(diǎn)，飛行方向作為Ａ軸，％軸垂直于■＾軸，基于??平面以右手定則可以確定４軸的方向。機(jī)體坐標(biāo)系外一?ＡＡ是將四旋翼的質(zhì)心作為原??－８?－??

圖３．８擾動(dòng)４

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]面向自由飛行目標(biāo)捕獲的四旋翼最優(yōu)軌跡規(guī)劃[J]. 張廣玉,何玉慶,代波,谷豐,楊麗英,韓建達(dá),劉光軍.  信息與控制. 2019(04)
[2]四旋翼飛行器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法研究[J]. 余潤芝,趙文龍,程若發(fā).  現(xiàn)代電子技術(shù). 2019(10)
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[4]基于圖論法的四旋翼三角形結(jié)構(gòu)編隊(duì)控制[J]. 賴云暉,李瑞,史瑩晶,賀亮.  控制理論與應(yīng)用. 2018(10)
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[6]多智能體最優(yōu)持久編隊(duì)動(dòng)態(tài)生成與控制[J]. 羅小元,邵士凱,關(guān)新平,趙淵潔.  自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2013(09)
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碩士論文
[1]四旋翼無人機(jī)姿態(tài)控制及抗干擾研究[D]. 汪梓童.南京郵電大學(xué) 2019
[2]基于Leader-follower理論的四旋翼無人機(jī)編隊(duì)控制方法研究[D]. 杜國棟.重慶郵電大學(xué) 2019
[3]可抗干擾四旋翼無人機(jī)編隊(duì)控制方法研究[D]. 程陳.南京航空航天大學(xué) 2019
[4]基于一致性理論的四旋翼飛行器編隊(duì)控制方法研究[D]. 楊君怡.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3313028