本文關(guān)鍵詞：四旋翼飛行器的滑模控制算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：四旋翼飛行器(Quadrotor UAV)是擁有六自由度垂直起降無人飛行器，與固定翼飛機(jī)相比飛行穩(wěn)定性較高且易于控制，機(jī)體結(jié)構(gòu)較為簡單。四旋翼飛行器可實(shí)現(xiàn)弧形飛行，通過設(shè)置多個參數(shù)來改變飛行器運(yùn)行軌跡，但是發(fā)展至今在具體控制上還有待進(jìn)一步研究。所以，本文在控制器應(yīng)用過程中介紹相關(guān)控制理論和方法，通過仿真來對所研究問題和結(jié)論進(jìn)一步論證。 滑模控制的主要特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)不連續(xù)控制，，滑動模態(tài)是可設(shè)計(jì)的，而且與系統(tǒng)參數(shù)及擾動沒有關(guān)聯(lián)，使系統(tǒng)獲得良好魯棒性能。在實(shí)際環(huán)境中，任何一個統(tǒng)都具有不同程度的不確定性，這些不確定性可能出現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)部或系統(tǒng)外部，自適應(yīng)控制的研究對象就是這種具有不確定性的系統(tǒng)，需要在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中去不斷提取有關(guān)模型的信息，使模型逐步完善。在多種學(xué)科不斷的發(fā)展下，將滑模控制與自適應(yīng)控制有機(jī)結(jié)合，這樣更好的解決了參數(shù)不確定或時變參數(shù)系統(tǒng)控制問題。 本文主要對四旋翼飛行器模型進(jìn)行分析研究其非線性特性，建立四旋翼飛行器的非線性數(shù)學(xué)模型，針對飛行器可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)軌跡飛行及定點(diǎn)懸停的問題，進(jìn)行了基于PID算法設(shè)計(jì)，由此引入滑模變結(jié)構(gòu)控制理論。對系統(tǒng)進(jìn)行簡化處理之后，針對系統(tǒng)存在非線性的問題設(shè)計(jì)了基于滑模算法的飛行控制器，分析在所設(shè)計(jì)的控制器下穩(wěn)定飛行及懸停效果。而后，對于不確定因素和干擾問題設(shè)計(jì)了基于自適應(yīng)滑模算法的飛行控制器，分析在所設(shè)計(jì)的控制器下當(dāng)質(zhì)量參數(shù)不確定和受到信號擾動突變時，系統(tǒng)的穩(wěn)定飛行及懸停效果和抗干擾的能力，分別對以上三種控制器進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證這三種控制器的可行性。
【關(guān)鍵詞】：四旋翼飛行器 PID控制 滑�？刂� 自適應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V249.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題的研究背景及意義10-11
• 1.2 四旋翼飛行器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 四旋翼飛行器的發(fā)展階段11-13
• 1.2.2 四旋翼飛行器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 四旋翼飛行器的研究概況14-16
• 1.4 課題研究的主要內(nèi)容16-18
• 第2章 四旋翼飛行器的原理與模型18-36
• 2.1 四旋翼飛行器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制原理18-21
• 2.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)18-19
• 2.1.2 控制原理19-21
• 2.2 坐標(biāo)系與變換矩陣21-23
• 2.3 動力子系統(tǒng)的分析和建模23-26
• 2.3.1 空氣動力和力矩23-25
• 2.3.2 電機(jī)動力學(xué)25-26
• 2.4 系統(tǒng)模型建立26-35
• 2.4.1 動力學(xué)方程26-32
• 2.4.2 運(yùn)動學(xué)方程32-33
• 2.4.3 系統(tǒng)非線性模型及化簡33-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第3章 基于 PID 算法的四旋翼飛行控制器設(shè)計(jì)36-43
• 3.1 控制結(jié)構(gòu)分析36-38
• 3.2 控制算法38-40
• 3.2.1 姿態(tài)控制38-39
• 3.2.2 位置控制39-40
• 3.3 仿真實(shí)驗(yàn)40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 基于滑模算法的四旋翼飛行控制器設(shè)計(jì)43-51
• 4.1 引言43
• 4.2 基于滑模算法的飛行控制器的設(shè)計(jì)43-48
• 4.2.1 系統(tǒng)模型的狀態(tài)空間描述43-44
• 4.2.2 根據(jù)反步法推導(dǎo)的滑�？刂坡�44-48
• 4.3 仿真實(shí)驗(yàn)48-49
• 4.4 本章小結(jié)49-51
• 第5章 基于自適應(yīng)滑模的飛行器控制器設(shè)計(jì)51-62
• 5.1 引言51
• 5.2 基于自適應(yīng)反步滑模的飛行控制器設(shè)計(jì)51-56
• 5.3 仿真實(shí)驗(yàn)56-60
• 5.4 本章小結(jié)60-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68-69
• 致謝69

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：四旋翼飛行器的滑�？刂扑惴ㄑ芯�，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：345683