四旋翼無人機具有體積小、結構簡單等特點,能夠完成垂直起降、低速飛行、空中懸停等固定翼無法完成的任務,因此廣泛應用于民用與軍用領域。本文以四旋翼無人機為對象,研究其飛行控制器設計問題,主要內容包括以下四個方面:（1）分析四旋翼無人機的特性及工作原理,考慮到不確定因素的影響,運用牛頓歐拉方程構建四旋翼無人機的動力學模型。（2）針對四旋翼無人機參數不確定和外部擾動的問題,本文設計一種基于線性自抗擾技術的四旋翼無人機控制器。設計變增益的擴張狀態(tài)觀測器,改進擴張狀態(tài)觀測器由于增益過大而產生的“峰值問題”。仿真和實驗結果表明,所設計的控制器與傳統(tǒng)串級PID控制器相比具有更好的跟蹤效果和魯棒性。（3）針對線性自抗擾控制器估計能力受限的問題,本文設計一種線性自抗擾與滑�？刂平Y合的四旋翼飛行控制策略。將線性自抗擾的反饋控制率改進為的非奇異終端滑模控制率,并將擴張狀態(tài)觀測器估計的總擾動值引入到滑模面的設計中,利用Lyapunov方法證明閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。實驗和仿真結果,所設計的控制器具有良好的快速性和魯棒性。（4）在非奇異終端滑模自抗擾控制策略的基礎上,設計響應效果更好的快速終端滑模面,解決非奇異滑模... 

【文章來源】：天津理工大學天津市

【文章頁數】：81 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

SCAMP無人機

第一章 緒論制切換的控制方法，該方法可以防止四旋翼無人機之間以及四旋翼無人機與環(huán)境中障礙物之間的碰撞[14]。同時斯坦福大學近年來致力于研究仿生和精確控制的四旋翼機，主要成果有 SCAMP 無人機和 Nixie 無人機。SCAMP 無人機是一款可以垂直攀新型四旋翼無人機如圖 1.1 所示，這款無人機不僅能在空中飛行，也可利用觸角在上攀爬，實現飛行、攀爬、吸附、并且再次“騰飛”的運動模式，使得無人機可以于更復雜的環(huán)境。Nixie 是由斯坦福大學共同研發(fā)的一款可穿戴的無人機如圖 1.2 。研究人員把無人機與可穿戴設備結合了起來，讓用戶可以把無人機戴在手腕上。飛行時，啟動開關按鈕 Nixie 便展開成一架微型四旋翼無人機。

圖 1.3 混合折紙無人機 圖 1.4 FlyCroTugs 無人機在國外的無人機企業(yè)中著名的有法國的派諾特公司（Parrot），1994 年成立于法國巴黎，目前致力于三大市場的創(chuàng)新與發(fā)展，圖 1.5 為其研發(fā)的消費級無人機 ANAFI。德國的 ASCTEC 無人機公司研發(fā)的蜂鳥（hummingbird）、鵜鶘（pelican）等研究級無人機在高校及研究院的研發(fā)人員中具有較好的口碑。北美無人機廠商 3D Robotics 無人機公司開發(fā)的 Solo 無人機，為研究人員提供開源平臺。同樣在開源飛控領域中，Pixhawk 和APM 等開源飛控已經在業(yè)內享有知名度[18]。圖 1.5ANAFI 無人機 圖 1.6 Solo 無人機1.2.2 國內無人機的研究現狀

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3350738