近些年來(lái),四旋翼無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速。四旋翼無(wú)人機(jī)能夠進(jìn)行垂直起降,定點(diǎn)懸停,并且能夠進(jìn)行前后、左右、上下、偏航飛行,具有較好的靈活性,操控簡(jiǎn)單,同時(shí)其尺寸可以做的很小,能夠在受限空間中作業(yè)。因此,四旋翼無(wú)人機(jī)受到了越來(lái)越多的重視并已經(jīng)非常廣泛地應(yīng)用于軍事,航拍,地理勘測(cè)等領(lǐng)域。但由于四旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)屬于典型的欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),且容易受到外界不確定因素的干擾,這使得對(duì)于四旋翼無(wú)人機(jī)的研究充滿挑戰(zhàn)性。本文通過(guò)介紹四旋翼無(wú)人機(jī)的發(fā)展背景和研究意義,以及國(guó)內(nèi)外一些研究機(jī)構(gòu)對(duì)于四旋翼無(wú)人機(jī)的研究現(xiàn)狀,來(lái)分析目前四旋翼無(wú)人機(jī)研究領(lǐng)域的研究方向以及存在的挑戰(zhàn),并以此為基礎(chǔ),開(kāi)展四旋翼無(wú)人機(jī)動(dòng)力學(xué)建模,飛行控制器設(shè)計(jì),以及飛行軌跡規(guī)劃方面的研究,并使無(wú)人機(jī)能夠精準(zhǔn)跟蹤復(fù)雜軌跡并安全穿越一個(gè)具有一定傾角,狹窄的窗口。本文以微型四旋翼無(wú)人機(jī)為研究平臺(tái),分析四旋翼無(wú)人機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和飛行原理,結(jié)合牛頓-歐拉公式建立四旋翼無(wú)人機(jī)的數(shù)學(xué)模型。針對(duì)數(shù)學(xué)模型精度的高低會(huì)對(duì)控制器控制效果產(chǎn)生影響的問(wèn)題,本文在傳統(tǒng)四旋翼無(wú)人機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,研究空氣動(dòng)力學(xué)對(duì)于無(wú)人機(jī)的影響并建立四旋翼無(wú)人機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)擾動(dòng)模型,通過(guò)實(shí)驗(yàn)識(shí)別模型... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Md4-200四旋翼無(wú)人機(jī)[4]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-3-2010年，法國(guó)Parrot公司發(fā)布世界上第一款真正受到大眾關(guān)注的四旋翼無(wú)人機(jī)AR.Drone[5]（如圖1-2所示），這款無(wú)人機(jī)通過(guò)為螺旋槳加上涵道，使無(wú)人機(jī)螺旋槳在具備更好的氣動(dòng)性能的同時(shí)，安全性也得到大大提高。通過(guò)光流技術(shù)的使用，這款無(wú)人機(jī)可以檢測(cè)位置偏移量并通過(guò)飛控來(lái)實(shí)現(xiàn)自我調(diào)整，使無(wú)人機(jī)具備了一定的自主定位的功能，并能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定懸�；虼蠼嵌绕D(zhuǎn)等飛行任務(wù)。在操作者使用上，這款無(wú)人機(jī)可以通過(guò)手機(jī)進(jìn)行控制，還可以將其搭載的相機(jī)所拍攝到的圖像通過(guò)WIFI傳送到用戶的手機(jī)上。圖1-2法國(guó)AR.Drone無(wú)人機(jī)[5]到了2012年，大疆公司推出到手即飛的世界首款航拍一體機(jī)“大疆精靈Phantom1”（如圖1-3所示），這款無(wú)人機(jī)集成了高壽命、穩(wěn)定的飛行動(dòng)力系統(tǒng)，并配置定制的無(wú)線電遙控系統(tǒng)，相關(guān)的飛行參數(shù)及功能在出廠前就已經(jīng)設(shè)置并調(diào)試好，可以實(shí)現(xiàn)即刻飛行，同時(shí)飛機(jī)上可以根據(jù)用戶意愿搭載GoPro或者其他輕便相機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的航拍功能，大疆Phantom1的發(fā)布使得航拍真正走入大眾生活。大疆也因此名聲大噪，隨后大疆在無(wú)人機(jī)上集成導(dǎo)航避障，機(jī)器視覺(jué)，集群控制技術(shù)并發(fā)布多款Phantom系列，Inspire等系列無(wú)人機(jī)，逐漸成長(zhǎng)為無(wú)人機(jī)行業(yè)中的領(lǐng)軍企業(yè)。圖1-3大疆Phantom1航拍無(wú)人機(jī)[6]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-3-2010年，法國(guó)Parrot公司發(fā)布世界上第一款真正受到大眾關(guān)注的四旋翼無(wú)人機(jī)AR.Drone[5]（如圖1-2所示），這款無(wú)人機(jī)通過(guò)為螺旋槳加上涵道，使無(wú)人機(jī)螺旋槳在具備更好的氣動(dòng)性能的同時(shí)，安全性也得到大大提高。通過(guò)光流技術(shù)的使用，這款無(wú)人機(jī)可以檢測(cè)位置偏移量并通過(guò)飛控來(lái)實(shí)現(xiàn)自我調(diào)整，使無(wú)人機(jī)具備了一定的自主定位的功能，并能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定懸停或大角度偏轉(zhuǎn)等飛行任務(wù)。在操作者使用上，這款無(wú)人機(jī)可以通過(guò)手機(jī)進(jìn)行控制，還可以將其搭載的相機(jī)所拍攝到的圖像通過(guò)WIFI傳送到用戶的手機(jī)上。圖1-2法國(guó)AR.Drone無(wú)人機(jī)[5]到了2012年，大疆公司推出到手即飛的世界首款航拍一體機(jī)“大疆精靈Phantom1”（如圖1-3所示），這款無(wú)人機(jī)集成了高壽命、穩(wěn)定的飛行動(dòng)力系統(tǒng)，并配置定制的無(wú)線電遙控系統(tǒng)，相關(guān)的飛行參數(shù)及功能在出廠前就已經(jīng)設(shè)置并調(diào)試好，可以實(shí)現(xiàn)即刻飛行，同時(shí)飛機(jī)上可以根據(jù)用戶意愿搭載GoPro或者其他輕便相機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的航拍功能，大疆Phantom1的發(fā)布使得航拍真正走入大眾生活。大疆也因此名聲大噪，隨后大疆在無(wú)人機(jī)上集成導(dǎo)航避障，機(jī)器視覺(jué)，集群控制技術(shù)并發(fā)布多款Phantom系列，Inspire等系列無(wú)人機(jī)，逐漸成長(zhǎng)為無(wú)人機(jī)行業(yè)中的領(lǐng)軍企業(yè)。圖1-3大疆Phantom1航拍無(wú)人機(jī)[6]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于反饋線性化的四旋翼無(wú)人機(jī)姿態(tài)控制研究[J]. 張文清,徐雪松,劉瑞.  計(jì)算機(jī)仿真. 2019(01)
[2]BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器在無(wú)人機(jī)編隊(duì)飛行中的應(yīng)用[J]. 牧彬,米征,盛凱,高利娃.  測(cè)控技術(shù). 2017(04)
[3]基于Sigmoid函數(shù)的四旋翼無(wú)人機(jī)軌跡規(guī)劃算法[J]. 陳雯雯,劉明,雷建和,王沖,李偉.  控制工程. 2016(06)
[4]四旋翼無(wú)人機(jī)在云南應(yīng)急測(cè)繪保障中的應(yīng)用[J]. 李超,柯尊杰,陳姣.  地礦測(cè)繪. 2015(03)
[5]基于模糊PID的無(wú)人機(jī)姿態(tài)控制器的設(shè)計(jì)[J]. 陳鵬,段鳳陽(yáng),張慶杰,鄭志成,肖偉.  彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào). 2015(01)
[6]無(wú)人直升機(jī)的發(fā)展及其軍事應(yīng)用[J]. 周建軍,陳超,崔麥會(huì).  航空科學(xué)技術(shù). 2003(01)



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