四旋翼無(wú)人飛行器以其輕巧靈活,控制方便且成本低等特點(diǎn),在民用和軍用領(lǐng)域的應(yīng)用在逐漸增長(zhǎng),并得到人們?cè)絹?lái)越廣泛的關(guān)注。其中軌跡跟蹤控制是四旋翼無(wú)人飛行器飛行的基礎(chǔ),也是其控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。為了提高四旋翼無(wú)人飛行器跟蹤期望軌跡的精度,實(shí)現(xiàn)更精確的飛行跟蹤控制,本文設(shè)計(jì)了一種基于積分型反步法的非線性軌跡跟蹤控制器并進(jìn)行了實(shí)際飛行實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證;為了提高軌跡跟蹤控制器的抗干擾能力,設(shè)計(jì)了一種基于自適應(yīng)積分型反步法的非線性軌跡跟蹤控制器,并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。首先,對(duì)四旋翼無(wú)人飛行器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和六自由度動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。在所建立的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了四旋翼無(wú)人飛行器的軌跡跟蹤控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)環(huán)節(jié)作為一個(gè)響應(yīng)較快的單獨(dú)回路,把四旋翼受到的力和力矩作為數(shù)學(xué)模型的控制輸入,并根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模型,解算出所需要的實(shí)際電機(jī)控制信號(hào),然后分配給各個(gè)電機(jī),相比傳統(tǒng)的四旋翼無(wú)人飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加貼近工程實(shí)際。其次,將四旋翼無(wú)人飛行器的軌跡跟蹤控制分成姿態(tài)控制和位置控制,分別基于積分型反步法設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制器,并進(jìn)行了姿態(tài)控制和位置控制的階躍響應(yīng)仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證所設(shè)計(jì)控制器相比于傳統(tǒng)PID控制器... 

【文章來(lái)源】：大連海事大學(xué)遼寧省211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 四旋翼無(wú)人飛行器軌跡跟蹤控制的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究?jī)?nèi)容
第2章 四旋翼無(wú)人飛行器的數(shù)學(xué)模型及控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    2.1 引言
    2.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型
    2.3 動(dòng)力學(xué)建模
        2.3.1 坐標(biāo)系及歐拉角表示
        2.3.2 飛行控制原理
        2.3.3 六自由度動(dòng)力學(xué)模型
    2.4 四旋翼無(wú)人飛行器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        2.4.1 控制通道設(shè)計(jì)
        2.4.2 控制量分配
    2.5 本章小結(jié)
第3章 積分型反步法軌跡跟蹤控制器設(shè)計(jì)
    3.1 引言
    3.2 姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)
        3.2.1 橫滾角控制器設(shè)計(jì)
        3.2.2 穩(wěn)定性分析
    3.3 位置控制器設(shè)計(jì)
    3.4 姿態(tài)角和位置的階躍響應(yīng)仿真結(jié)果分析
        3.4.1 基于積分型反步法的姿態(tài)角階躍響應(yīng)仿真結(jié)果分析
        3.4.2 姿態(tài)角控制環(huán)節(jié)對(duì)位置環(huán)節(jié)的影響分析
        3.4.3 基于積分型反步法的位置階躍響應(yīng)仿真結(jié)果分析
    3.5 基于積分型反步法的四旋翼無(wú)人飛行器軌跡跟蹤仿真結(jié)果分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 自適應(yīng)積分型反步法軌跡跟蹤控制器設(shè)計(jì)
    4.1 引言
    4.2 基于自適應(yīng)積分型反步法的姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)
    4.3 基于自適應(yīng)積分型反步法的位置控制器設(shè)計(jì)
    4.4 基于自適應(yīng)積分型反步法的姿態(tài)角和位置階躍響應(yīng)仿真結(jié)果分析
        4.4.1 基于自適應(yīng)積分型反步法的姿態(tài)角階躍響應(yīng)
        4.4.2 基于自適應(yīng)積分型反步法的位置階躍響應(yīng)
    4.5 基于自適應(yīng)積分型反步法的四旋翼無(wú)人飛行器軌跡跟蹤仿真結(jié)果分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 飛行實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    5.1 引言
    5.2 飛行實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
        5.2.1 四旋翼無(wú)人飛行器QBall2和室內(nèi)定位系統(tǒng)
        5.2.2 實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)QUARC
    5.3 實(shí)際飛行實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間公開(kāi)發(fā)表論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[4]四旋翼飛行器導(dǎo)航及控制技術(shù)研究[D]. 馬遠(yuǎn)超.哈爾濱工程大學(xué) 2013
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[6]微小型四旋翼無(wú)人直升機(jī)建模及控制方法研究[D]. 聶博文.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006
[7]四旋翼直升機(jī)控制問(wèn)題研究[D]. 王樹(shù)剛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3631568