四旋翼無人機是一種能夠垂直起降的微型無人駕駛飛行器,因其外形小巧、性能卓越、簡單易操作等優(yōu)勢,四旋翼無人機在空中偵察、災(zāi)區(qū)救援、電力巡檢和攝影航拍等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。由于四旋翼無人機自身具有非線性、強耦合、欠驅(qū)動等特點,因而其動力學模型的建立、飛行姿態(tài)信息的獲取以及控制算法的選取和控制器的設(shè)計都是研究的難點。針對上述問題,本文在分析了四旋翼無人機動態(tài)性能之后,分別針對風場干擾、變負載和不對稱未知負載三種情況進行研究,主要研究內(nèi)容如下:首先,選取地面坐標系和機體坐標系并推導出二者之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。分析了四旋翼無人機基本飛行原理,通過Newton-Euler方程建立了六自由度非線性動力學模型,通過設(shè)計虛擬控制量的方法處理動力學模型,解決了欠驅(qū)動強耦合問題,并構(gòu)建內(nèi)外環(huán)控制方案。其次,針對風場下四旋翼無人機的軌跡跟蹤控制方法展開深入研究,分析自然風場的變化特性,建立相應(yīng)的數(shù)學模型,設(shè)計一種新穎的PID型非奇異快速終端滑模（PID-NFTSMC）控制算法完成位置環(huán)和姿態(tài)環(huán)控制,采用有限時間擴張狀態(tài)觀測器（FTESO）估計風場造成的影響,保證四旋翼無人機在風場下安全飛行并具有良好的跟蹤精度.... 

【文章來源】：燕山大學河北省

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

全球鷹和捕食者無人機而后，隨著微電子技術(shù)取得革命性的突破，無人機體積質(zhì)量都越來越小，價格也

圖 1-3 世界上第一架四旋翼飛行器對這種無人飛行器不報以希望的時候，在 1990 年，微電人們將以往龐大的四旋翼無人機的慣性導航系統(tǒng)做成只這就能讓四旋翼無人機的體積和質(zhì)量大大減小。MEMS 質(zhì)量輕的特點被廣泛的應(yīng)用在無人機飛行器上，但是由于無法讀取有效數(shù)據(jù)，更別談使用這些數(shù)據(jù)，為了解決這一學算法被研究出來，但是當時單片機運算速度有限，達不度，就這樣，直到 2005 年，真正具有穩(wěn)定控制性能的四造出來，這段時間無論是在學術(shù)理論方面還是在實際產(chǎn)四旋翼無人機的發(fā)展積累了豐富技術(shù)經(jīng)驗和理論支撐。一直限制四旋翼無人機發(fā)展的種種技術(shù)瓶頸被一一突破學術(shù)研究者們又重新把目光轉(zhuǎn)到這種小巧靈活、穩(wěn)定可造方面，一款名為 md4-200 的四旋翼無人機系統(tǒng)破殼而

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]四旋翼飛行器抗風控制研究[D]. 吳瀚文.哈爾濱工業(yè)大學 2016



本文編號：3438475