隨著社會的發(fā)展,無人機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛,四旋翼飛行器是無人機(jī)中最常見的一種。四旋翼具有結(jié)構(gòu)簡單,無需跑道,可以垂直起飛等優(yōu)點。單個四旋翼雖有眾多優(yōu)點,但依然存在問題,如載重有限、作用范圍小等。這些問題的出現(xiàn),在一定程度上限制了四旋翼的應(yīng)用。為解決這些問題,則研究多個四旋翼的控制,從而提高單個四旋翼任務(wù)執(zhí)行效率,解決單個四旋翼無法完成的任務(wù)。本課題首先對四旋翼的飛行原理和動力學(xué)模型進(jìn)行研究。其次,研究了單個四旋翼的姿態(tài)控制、高度控制、懸停控制、自主起降和地面站的設(shè)計。最后,對兩個四旋翼的同步問題和多個四旋翼編隊一致性問題展開研究,具體研究內(nèi)容如下。（1）對四旋翼的動力學(xué)模型進(jìn)行研究時,將其在空間的三維運(yùn)動分解為平動和轉(zhuǎn)動,根據(jù)受力和運(yùn)動進(jìn)行建模,得到了在忽略空氣阻力下的簡化四旋翼動力學(xué)模型,并在MATLAB/simulink中搭建仿真控制系統(tǒng),對四旋翼的運(yùn)動方式進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果表明了所建模型的有效性。（2）在單個四旋翼的研究中,首先設(shè)計四旋翼室內(nèi)定位系統(tǒng),利用外置的圖像處理設(shè)備,提出基于顏色特征的目標(biāo)識別算法,識別四旋翼的位置信息,并搭建圖像處理設(shè)備和四旋翼間的通信系統(tǒng),用來傳輸位置坐... 

【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

無人機(jī)發(fā)展歷程

為代表的無人機(jī)，為航模愛好者提供了二次開發(fā)的平臺，如圖 1.2(b)所示。(a)大疆精靈無人機(jī) (b)經(jīng)緯 M100 無人機(jī)圖1.2 大疆系列無人機(jī)1.2.2 國外研究現(xiàn)狀賓夕法尼亞大學(xué) GRASP 實驗室在四旋翼的研究方面，采用 HMX-4 模型搭建了四旋翼飛行器的實驗平臺，并研究了基于視頻識別的四旋翼控制系統(tǒng)�；驹硎峭ㄟ^視頻獲取圖像信息，將原始圖像信息經(jīng)地面站處理，最終實現(xiàn)四旋翼自主降落和目標(biāo)抓取功能[9]。通過控制飛行姿態(tài)和空間位置，實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，避障和編隊控制。瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院對四旋翼飛行器也有較深入的研究，最具代表性的是設(shè)計了 OS4 系列的四旋翼飛行器，其主要研究方向是四旋翼的結(jié)構(gòu)設(shè)計和基于特定結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性算法設(shè)計。在 2006 年 1 月，該團(tuán)隊所研究的 OS4II 四旋翼飛行器

旋翼飛行器的數(shù)學(xué)模型，并基于所建立模型，設(shè)計相應(yīng)的等人，基于四旋翼的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計了反演控制法和魯背景下，對所設(shè)計的方法進(jìn)行了驗證。編隊一致性研究人機(jī)的一致性協(xié)同控制列入聯(lián)合作戰(zhàn)之中，重點研究其等。麻省理工大學(xué)和加州理工大學(xué)曾合作完成了無人包括了無人機(jī)的編隊控制、飛行路徑規(guī)劃、一致性控，主要研究了無人機(jī)編隊中的信息傳遞方式。Jose Luis本函數(shù)，讓系統(tǒng)的成本函數(shù)最小化，將該思想用于多智darpour[17]等提出了多層次的編隊控制策略，該層次的和底層的線性控制器。該方法存在的最大問題是，控制策息反饋，導(dǎo)致控制精度不夠。賓夕法尼亞大學(xué) GRASP 實步和協(xié)作控制問題，取得了很好的控制效果。如圖 1.3

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Distributed cooperative guidance for multiple missiles with fixed and switching communication topologies[J]. Qilun ZHAO,Xiwang DONG,Zixuan LIANG,Chen BAI,Jian CHEN,Zhang REN.  Chinese Journal of Aeronautics. 2017(04)
[2]基于最大加權(quán)投影求解的彩色圖像灰度化對比度保留算法[J]. 盧紅陽,劉且根,熊嬌嬌,王玉皞,鄧曉華.  自動化學(xué)報. 2017(05)
[3]小型四旋翼飛行器位姿建模及其仿真[J]. 蔣彪,楊光友,鄧慧軍,馬君.  湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2016(05)
[4]用超聲波測距的四旋翼無人機(jī)三維防撞系統(tǒng)設(shè)計[J]. 陳根華,黎嘉明,葛旭文.  單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 2016(10)
[5]基于主色檢測與灰度傳播的彩色圖像灰度化方法[J]. 劉春曉,朱臻陽,伍敏,趙錦威.  計算機(jī)輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報. 2016(03)
[6]四旋翼飛行器雙閉環(huán)串級PID姿態(tài)控制算法[J]. 王璞,鄧煒烽.  開封教育學(xué)院學(xué)報. 2015(09)
[7]四旋翼飛行器實時航拍及GPS定位系統(tǒng)設(shè)計[J]. 千承輝,楊慧婷,任同陽,李峙雄,滕飛.  吉林大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版). 2015(04)
[8]Hover control of a thrust-vectoring aircraft[J]. KUANG MinChi,ZHU JiHong.  Science China（Information Sciences）. 2015(07)
[9]四旋翼飛行器的研究與應(yīng)用[J]. 方璇,鐘伯成.  上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報. 2015(02)
[10]一類異構(gòu)多智能體系統(tǒng)固定和切換拓?fù)湎碌囊恢滦苑治鯷J]. 孫一杰,張國良,張勝修,曾靜.  物理學(xué)報. 2014(22)

博士論文
[1]基于預(yù)測控制方法的網(wǎng)絡(luò)化多智能體系統(tǒng)一致性問題研究[D]. 譚沖.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[2]復(fù)雜多智能體網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)控制及優(yōu)化研究[D]. 劉為凱.華中科技大學(xué) 2011
[3]多智能體系統(tǒng)一致性若干問題的研究[D]. 佘瑩瑩.華中科技大學(xué) 2010

碩士論文
[1]基于Leader-Follower理論的四旋翼無人機(jī)編隊控制系統(tǒng)研究[D]. 袁學(xué)敏.南京郵電大學(xué) 2016
[2]四旋翼飛行器姿態(tài)控制方法研究[D]. 范振可.西安科技大學(xué) 2016
[3]分布式獨立控制多旋翼飛行器的設(shè)計與研究[D]. 馮劍勇.南昌航空大學(xué) 2016
[4]四旋翼飛行器抗風(fēng)控制研究[D]. 吳瀚文.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[5]復(fù)雜條件下多智能體一致性問題研究[D]. 徐敏敏.武漢科技大學(xué) 2016
[6]基于嵌入式的四旋翼飛行器姿態(tài)控制設(shè)計[D]. 趙世榮.中北大學(xué) 2016
[7]多機(jī)器人領(lǐng)航—跟隨型編隊控制研究[D]. 陳傳均.杭州電子科技大學(xué) 2015
[8]微型四旋翼無人機(jī)的搭建與姿態(tài)控制[D]. 徐芳俊.華東理工大學(xué) 2015
[9]基于STM32的四旋翼直升機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 史佳林.西華大學(xué) 2014
[10]基于網(wǎng)絡(luò)的多智能體系統(tǒng)一致性問題研究[D]. 高海祥.南京理工大學(xué) 2013



本文編號：3563015