本文關鍵詞：六旋翼無人直升機控制技術研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文描述了對一款新型六旋翼無人直升機飛行控制技術的研究。重點研究了六旋翼無人直升機動力學建模和飛行控制律的設計問題。嘗試采用了PID控制、LQ控制、動態(tài)逆理論。通過仿真驗證了所得飛行控制系統(tǒng)能使得六旋翼無人直升機在既定目標之間自主飛行,當受到某些輸入擾動或者模型參數(shù)發(fā)生某些變化時,無人直升機仍然能夠保持穩(wěn)定,并且到達既定目標。 首先,分析了六旋翼無人直升機動力學特性,獲得了無人直升機旋轉(zhuǎn)動態(tài)方程和平移動態(tài)方程,并完成了對數(shù)學模型的簡化工作。 然后,分別運用PI控制和LQ控制設計了無人直升機姿態(tài)控制系統(tǒng),所得控制系統(tǒng)具備適當?shù)姆�(wěn)定裕度。通過仿真姿態(tài)角控制過程測試了控制系統(tǒng)性能,尤其當無人直升機受到擾動時系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并且比較了PI控制與LQ控制結(jié)果。 其次,運用了PID控制與動態(tài)逆理論相結(jié)合的方法設計了無人直升機的高度位置控制系統(tǒng),以及運用了魯棒PD控制方法設計了其平面位置控制系統(tǒng),所得飛行位置(高度位置和平面位置)控制系統(tǒng)具備適當?shù)姆�(wěn)定裕度。通過仿真無人直升機在不同條件下的飛行控制過程測試和分析了位置控制系統(tǒng)性能。 最后,三維仿真六旋翼無人直升機飛行軌跡,滿意的仿真結(jié)果驗證了飛行控制系統(tǒng)設計的有效性。
【關鍵詞】：六旋翼無人直升機 PID控制 LQ控制 動態(tài)逆
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：V249.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-14
• 1.1 課題研究背景及意義11
• 1.2 六旋翼無人直升機國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容12-14
• 2 六旋翼無人直升機模型分析14-21
• 2.1 六旋翼無人直升機結(jié)構(gòu)分析14-15
• 2.2 六旋翼無人直升機的姿態(tài)角15-16
• 2.3 建模條件假設16
• 2.4 Newton-Euler公式構(gòu)建模型16-20
• 2.4.1 Newton-Euler第一定律16-18
• 2.4.2 Newton-Euler第二定律18-19
• 2.4.3 無人直升機動力學模型19-20
• 2.5 小結(jié)20-21
• 3 飛行控制設計21-33
• 3.1 飛行控制系統(tǒng)要求21
• 3.2 飛行控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)21-22
• 3.3 姿態(tài)角控制系統(tǒng)22-27
• 3.3.1 基于PID的姿態(tài)角控制23-25
• 3.3.2 基于LQ的姿態(tài)角控制25-27
• 3.4 位置控制系統(tǒng)27-32
• 3.4.1 高度位置控制27-29
• 3.4.2 平面位置控制29-32
• 3.5 小結(jié)32-33
• 4 飛行控制系統(tǒng)功能限制及注意事項33-39
• 4.1 旋翼旋轉(zhuǎn)速度限制33
• 4.2 平面位置(x,y)控制中的偏航角33-34
• 4.3 姿態(tài)角大小限制34
• 4.4 系統(tǒng)響應時間限制34
• 4.5 旋轉(zhuǎn)力矩和升力到旋翼旋轉(zhuǎn)速度的轉(zhuǎn)換34-35
• 4.6 控制系統(tǒng)的容錯性35-39
• 5 飛行控制仿真39-71
• 5.1 姿態(tài)角控制仿真39-47
• 5.1.1 仿真測試1：無擾動環(huán)境下系統(tǒng)響應39-41
• 5.1.2 仿真測試2：擾動環(huán)境下系統(tǒng)響應41-44
• 5.1.3 仿真測試3：模型參數(shù)波動環(huán)境下系統(tǒng)響應44-47
• 5.2 高度位置控制仿真47-52
• 5.2.1 仿真測試1：無擾動環(huán)境下系統(tǒng)響應48-49
• 5.2.2 仿真測試2：擾動環(huán)境下系統(tǒng)響應49-51
• 5.2.3 仿真測試3：模型參數(shù)波動環(huán)境下系統(tǒng)響應51-52
• 5.3 平面位置(x,y)控制仿真52-59
• 5.3.1 仿真測試1：無擾動環(huán)境下系統(tǒng)響應52-54
• 5.3.2 仿真測試2：擾動環(huán)境下系統(tǒng)響應54-56
• 5.3.3 仿真測試3：模型參數(shù)波動環(huán)境下系統(tǒng)響應56-59
• 5.4 三維空間運動仿真59-70
• 5.4.1 仿真測試1：無擾動環(huán)境下系統(tǒng)響應59-63
• 5.4.2 仿真測試2：擾動環(huán)境下系統(tǒng)響應63-67
• 5.4.3 仿真測試3：姿態(tài)角飽和限制和臨時變更指令環(huán)境下系統(tǒng)響應67-70
• 5.5 小結(jié)70-71
• 6 總結(jié)與展望71-72
• 6.1 作總結(jié)71
• 6.2 進一步工作和研究展望71-72
• 致謝72-73
• 參考文獻73-75

【參考文獻】

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本文編號：333641