小型四旋翼無(wú)人飛行器由于其尺寸小、重量輕、適應(yīng)性強(qiáng)、隱蔽性高、危險(xiǎn)性系數(shù)低,在軍事和民用領(lǐng)域有著很高的實(shí)用價(jià)值,因而獲得眾多科研機(jī)構(gòu)和商業(yè)公司的青睞。四旋翼飛行器的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,常見(jiàn)的包括災(zāi)害監(jiān)測(cè)、地形偵查、救援、短距離運(yùn)輸?shù)�。然而單架四旋翼飛行器的載荷有限,所能夠執(zhí)行的任務(wù)復(fù)雜度和對(duì)任務(wù)的容錯(cuò)能力也有限,因而多架四旋翼飛行器協(xié)作執(zhí)行任務(wù)越來(lái)越成為四旋翼研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。本文針對(duì)多四旋翼飛行器,基于一致性理論和滑�？刂品椒ㄔO(shè)計(jì)了分布式編隊(duì)控制器,來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)編隊(duì)的協(xié)同飛行,并利用仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析了所設(shè)計(jì)的控制算法的有效性。本文研究?jī)?nèi)容可以歸納為以下幾個(gè)方面:首先,將四旋翼飛行器視為剛體,建立四旋翼的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程。將建立的四旋翼模型分為位置子系統(tǒng)和姿態(tài)子系統(tǒng),基于超螺旋和終端滑模方法分別為兩個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于干擾觀測(cè)的有限時(shí)間控制器,實(shí)現(xiàn)四旋翼飛行器對(duì)給定期望軌跡的穩(wěn)定跟蹤,同時(shí)也降低了外界干擾和自身參數(shù)不確定等因素對(duì)飛行器穩(wěn)定性的影響。其次,針對(duì)多架四旋翼飛行器設(shè)計(jì)了分布式編隊(duì)控制器。我們假設(shè)每架四旋翼只能獲取附近鄰居個(gè)體的位置信息,編隊(duì)系統(tǒng)中只有部分個(gè)體可以獲取長(zhǎng)機(jī)的飛行軌跡。... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

無(wú)人飛行器

圖 1-1 無(wú)人飛行器1.2.1 四旋翼飛行器研究現(xiàn)狀國(guó)外學(xué)者對(duì)四旋翼飛行器的研究工作，最早開(kāi)始于 20 世紀(jì)初期。1907 年Breguet 兄弟在法國(guó)學(xué)者 Richet 的參與下，成功制造了第一架四旋翼飛行器[9]，首次飛行時(shí)飛行高度只有 1.5 米，且飛行時(shí)間很短。在此次飛行試驗(yàn)中由于沒(méi)有控制系統(tǒng)且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差[10]。之后，由于控制效果不好以及其他方面的一些原因，人們沒(méi)有注重這類(lèi)飛行器的研究工作。

天津大學(xué)碩士學(xué)位論文對(duì)該無(wú)人飛行器進(jìn)行科學(xué)性的研究，相關(guān)成果也大量出現(xiàn)。美國(guó)斯坦福大學(xué)的 Gabriel M. Hoffmann, Steven W. Waslander 等設(shè)計(jì)了名為STARMAC 四旋翼無(wú)人飛行器，具有很好的飛行性能，它可以根據(jù)人為設(shè)定好的航路點(diǎn)實(shí)現(xiàn)在室內(nèi)和室外的飛行。如圖 1-3 所示，該飛行器是通過(guò)地面站和飛行器板載控制器的相互作用實(shí)現(xiàn)控制的，關(guān)鍵是通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)傳感器模塊的信號(hào)進(jìn)行融合，從而進(jìn)行四旋翼的穩(wěn)定控制。飛行器與地面站間通過(guò) Wi-Fi 建立數(shù)據(jù)鏈接，從而實(shí)時(shí)向地面站傳輸飛行參數(shù)和圖像信息[11][12]。于此同時(shí)，在美國(guó)國(guó)家科研機(jī)構(gòu) NASA 的幫助下，該學(xué)校的 IIan Kroo 和 Fritz 教授率領(lǐng)其科研小組，與噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室共同研制了名為Mesicopter 的超微型旋翼飛行器。如圖1-4所示，盡管其體積和質(zhì)量都很小，但是飛行性能令人滿意[13]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]基于人工勢(shì)場(chǎng)法的機(jī)器人避障問(wèn)題研究[D]. 宋佳瑞.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 2017
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