四旋翼無人機憑借其硬件結(jié)構(gòu)簡單、價格成本低廉等多種優(yōu)勢,被越來越多地應用于軍事偵查、地理測繪、物流配送以及搶險救災等領(lǐng)域,儼然成為無人機領(lǐng)域里最有發(fā)展?jié)摿妥罹呤袌銮熬暗捻椖�。由于四旋翼無人機具有三個位置坐標、三個機體姿態(tài)角和四個控制量,是有著六個自由度和四個控制輸入的欠驅(qū)動系統(tǒng),所以四旋翼無人機控制系統(tǒng)有非線性、多變量、強耦合等復雜特性。為了解決四旋翼無人機復雜的控制特性所產(chǎn)生的對外部飛行環(huán)境干擾敏感的問題,首先對四旋翼無人機的主要硬件模塊進行分析和選型,搭建出四旋翼無人機硬件試驗平臺;然后對四旋翼無人機的基本結(jié)構(gòu)、飛行原理和控制過程進行了深入的分析,并以空氣動力學原理為理論基礎(chǔ)對四旋翼無人機進行了較為精確的動力學數(shù)學建模;設(shè)計了位置控制子系統(tǒng)外環(huán)、姿態(tài)控制子系統(tǒng)內(nèi)環(huán)的整體為雙閉環(huán)系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu),并分別采用了傳統(tǒng)經(jīng)典PID算法、模糊自適應PID算法以及基于Integral Backstepping（積分反步法）這三種算法設(shè)計出三種不同的控制器;最后將三種不同算法的控制器應用到Matlab實驗環(huán)境下設(shè)計出三種完整的四旋翼無人機控制器仿真模型,對三種控制器分別進行了飛行軌跡跟蹤實驗、自主懸... 

【文章來源】：江西理工大學江西省

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

921年研制的大型四旋翼直升機

第一章 緒論1.2 發(fā)展歷史及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀從上個世紀初開始，就有國外的研究人員對四旋翼飛行器進行探索研究，所以從上個世紀初開始四旋翼無人機一共經(jīng)歷了五個歷史發(fā)展階段，分別為沉寂期（1990 年以前）、復蘇期（1990-2005 年）、起步期（2005-2010 年）、復興期（2010-2013 年）和爆發(fā)期（2013 年至今）。1990 年以前，是發(fā)展的沉寂階段。在 1921 年的美國俄亥俄洲，G.De Bothezat 在美國空軍部和其他助手的共同努力下，研制出一架有四個螺旋槳的大型直升飛機，如圖 1.1所示。不包括駕駛?cè)藛T的核載人員為 3 個。研發(fā)人員最初的設(shè)計飛行高度為 100 米，然而最終這架大型四旋翼直升機的飛行高度僅為 5 米左右，其主要原因是由于發(fā)動機的性能不行。1956 年，由 M.K.Adman 設(shè)計的第一架真正的四旋翼飛行器 Convertawings Model“A”如圖 1.2 所示，這架有著兩個 90 馬力發(fā)動機且重量高達 1 噸的飛機，按照預定的目標試飛成功。

圖 1.3 四旋翼無人機 Gyro Saucer 1、Roswe II Flyer 和 Silverlit X-UFO2005 年起到 2010 年的 5 年，是發(fā)展的起步階段。2005 年德國一家名為 MicrodronesGmbH 的公司推出了名為 Md4-200 的四旋翼無人機如圖 1.4（左圖）所示，2010 年又推出了名為 Md4-1000 的無人機系統(tǒng)。2006 年，德國人 H.Buss 和 I.Busker 主導了一個四軸開源項目 Mikrokopter；美國公司 Draganflyer 也分別在 2004 年和 2008 年推出了Draganflyer IV 四旋翼無人機和達到了工業(yè)級別的多旋翼 Draganflyer X6，如圖 1.4（右圖）所示；2007 年，德國 Ascending Technologies 創(chuàng)立，2016 年被 Intel 收購。在無人機的理論學術(shù)研究方面，世界各國關(guān)于無人機的研發(fā)機構(gòu)數(shù)量以及研發(fā)人員的數(shù)量呈不斷增長的趨勢，不斷搭建出新的硬件平臺，更先進的無人機控制算法出現(xiàn)，并經(jīng)過飛行試驗得到了驗證；開始出現(xiàn)基于商業(yè)化的四旋翼無人機以及可以捕捉并驗證飛行器動作的軟件和試驗平臺[6]。

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]基于積分反步法的四旋翼飛行器軌跡跟蹤控制[J]. 石川.  四川理工學院學報(自然科學版). 2017(04)
[4]基于四旋翼飛行器的改進金字塔LK光流算法的研究[J]. 陶宗虎,劉祚時,黃付延,杜人照.  電視技術(shù). 2017(Z2)
[5]基于串級PID四旋翼飛行器控制系統(tǒng)研究[J]. 薛佳樂,程珩.  電子技術(shù)應用. 2017(05)
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[7]多旋翼無人機的嵌入式自主飛行控制系統(tǒng)設(shè)計的研究[J]. 朱球輝.  電子測試. 2017(04)
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[9]架空輸電線路中無人機平臺的差異化分析[J]. 劉偉東,李源源,楊鶴猛,武藝,楊豐愷,孔令宇,陳利明.  科技創(chuàng)業(yè)月刊. 2017(02)
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碩士論文
[1]基于多傳感器信息融合與外形識別的四旋翼飛行器避障算法研究[D]. 杜人照.江西理工大學 2017
[2]旋翼無人機的自適應模糊協(xié)同控制[D]. 唐燕華.電子科技大學 2016
[3]四旋翼無人飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)研究[D]. 張智攀.河北工程大學 2015
[4]四旋翼無人機自主控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 馮旭光.內(nèi)蒙古科技大學 2014
[5]四旋翼無人機飛行控制方法研究[D]. 韓雨桐.東北大學 2014
[6]四旋翼飛行器飛行控制研究[D]. 許云清.廈門大學 2014
[7]四旋翼飛行器飛行控制算法的研究[D]. 凌金福.南昌大學 2013
[8]四旋翼無人飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 王福超.哈爾濱工程大學 2013
[9]無人機地面站系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)[D]. 張治生.西北工業(yè)大學 2007



本文編號：3499910