四旋翼無人機(jī)具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn),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(wù),因此廣泛應(yīng)用于民用與軍用領(lǐng)域。本文以四旋翼無人機(jī)為對(duì)象,研究其飛行控制器設(shè)計(jì)問題,主要內(nèi)容包括以下四個(gè)方面:（1）分析四旋翼無人機(jī)的特性及工作原理,考慮到不確定因素的影響,運(yùn)用牛頓歐拉方程構(gòu)建四旋翼無人機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型。（2）針對(duì)四旋翼無人機(jī)參數(shù)不確定和外部擾動(dòng)的問題,本文設(shè)計(jì)一種基于線性自抗擾技術(shù)的四旋翼無人機(jī)控制器。設(shè)計(jì)變?cè)鲆娴臄U(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器,改進(jìn)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器由于增益過大而產(chǎn)生的“峰值問題”。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的控制器與傳統(tǒng)串級(jí)PID控制器相比具有更好的跟蹤效果和魯棒性。（3）針對(duì)線性自抗擾控制器估計(jì)能力受限的問題,本文設(shè)計(jì)一種線性自抗擾與滑模控制結(jié)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(jìn)為的非奇異終端滑�？刂坡�,并將擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器估計(jì)的總擾動(dòng)值引入到滑模面的設(shè)計(jì)中,利用Lyapunov方法證明閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果,所設(shè)計(jì)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(chǔ)上,設(shè)計(jì)響應(yīng)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(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

SCAMP無人機(jī)

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(jī)之間以及四旋翼無人機(jī)與環(huán)境中障礙物之間的碰撞[14]。同時(shí)斯坦福大學(xué)近年來致力于研究仿生和精確控制的四旋翼機(jī)，主要成果有 SCAMP 無人機(jī)和 Nixie 無人機(jī)。SCAMP 無人機(jī)是一款可以垂直攀新型四旋翼無人機(jī)如圖 1.1 所示，這款無人機(jī)不僅能在空中飛行，也可利用觸角在上攀爬，實(shí)現(xiàn)飛行、攀爬、吸附、并且再次“騰飛”的運(yùn)動(dòng)模式，使得無人機(jī)可以于更復(fù)雜的環(huán)境。Nixie 是由斯坦福大學(xué)共同研發(fā)的一款可穿戴的無人機(jī)如圖 1.2 。研究人員把無人機(jī)與可穿戴設(shè)備結(jié)合了起來，讓用戶可以把無人機(jī)戴在手腕上。飛行時(shí)，啟動(dòng)開關(guān)按鈕 Nixie 便展開成一架微型四旋翼無人機(jī)。

圖 1.3 混合折紙無人機(jī) 圖 1.4 FlyCroTugs 無人機(jī)在國(guó)外的無人機(jī)企業(yè)中著名的有法國(guó)的派諾特公司（Parrot），1994 年成立于法國(guó)巴黎，目前致力于三大市場(chǎng)的創(chuàng)新與發(fā)展，圖 1.5 為其研發(fā)的消費(fèi)級(jí)無人機(jī) ANAFI。德國(guó)的 ASCTEC 無人機(jī)公司研發(fā)的蜂鳥（hummingbird）、鵜鶘（pelican）等研究級(jí)無人機(jī)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(jī)廠商 3D Robotics 無人機(jī)公司開發(fā)的 Solo 無人機(jī)，為研究人員提供開源平臺(tái)。同樣在開源飛控領(lǐng)域中，Pixhawk 和APM 等開源飛控已經(jīng)在業(yè)內(nèi)享有知名度[18]。圖 1.5ANAFI 無人機(jī) 圖 1.6 Solo 無人機(jī)1.2.2 國(guó)內(nèi)無人機(jī)的研究現(xiàn)狀

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]四旋翼飛行器自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面軌跡跟蹤控制[J]. 王寧,王永,余明裕.  控制理論與應(yīng)用. 2017(09)
[2]自抗擾控制:研究成果總結(jié)與展望[J]. 李杰,齊曉慧,萬慧,夏元清.  控制理論與應(yīng)用. 2017(03)
[3]基于動(dòng)力系統(tǒng)模型的四旋翼推力估計(jì)方法[J]. 楊盛毅,唐勝景,劉超,李彥輝.  北京理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(06)
[4]四旋翼無人機(jī)SO（3）快速終端滑模姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)[J]. 吳文海,劉錦濤,李靜,楊維保.  電光與控制. 2015(11)
[5]基于柱狀空間和支持向量機(jī)的無人機(jī)巡線避障方法[J]. 張劍,王世勇,陳璽,徐華東,俞登科,楊忠.  中國(guó)電力. 2015(03)
[6]基于卡爾曼濾波的四旋翼飛行器姿態(tài)估計(jì)和控制算法研究(英文)[J]. 汪紹華,楊瑩.  控制理論與應(yīng)用. 2013(09)
[7]滑�？刂坪妥钥箶_控制的研究進(jìn)展(英文)[J]. 夏元清,付夢(mèng)印,鄧志紅,任雪梅.  控制理論與應(yīng)用. 2013(02)
[8]線性自抗擾控制器的穩(wěn)定性研究[J]. 陳增強(qiáng),孫明瑋,楊瑞光.  自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2013(05)
[9]自抗擾控制器的發(fā)展[J]. 黃一,張文革.  控制理論與應(yīng)用. 2002(04)
[10]從PID技術(shù)到“自抗擾控制”技術(shù)[J]. 韓京清.  控制工程. 2002(03)



本文編號(hào)：3350738