四旋翼無(wú)人機(jī)因具有成本低、自由度多、靈活性強(qiáng)、能垂直起降等特點(diǎn),在軍事領(lǐng)域、民用領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景,頗受學(xué)者重視。由于四旋翼無(wú)人機(jī)的欠驅(qū)動(dòng)、強(qiáng)耦合性、非線性、抗干擾能力差等缺陷,導(dǎo)致了很難對(duì)其進(jìn)行建立精確的數(shù)學(xué)建模和穩(wěn)定的飛行控制,因此四旋翼無(wú)人機(jī)建模方法和控制算法就成為研究的難點(diǎn)和重點(diǎn)。本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,在前人成果的基礎(chǔ)上展開(kāi)以下研究工作:首先,從四旋翼無(wú)人機(jī)的構(gòu)成部件和飛行控制模式兩個(gè)方面闡述了四旋翼無(wú)人機(jī)的飛行原理,選用地面坐標(biāo)系作為參考坐標(biāo)系,推導(dǎo)出機(jī)體坐標(biāo)系到地面坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣,根據(jù)動(dòng)力學(xué)知識(shí)建立了無(wú)人機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型。再利用準(zhǔn)LPV法將無(wú)人機(jī)的非線性模型轉(zhuǎn)換為線性模型,便于下文的研究。其次,提出了分?jǐn)?shù)階PD控制器與自抗擾中的線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器相結(jié)合的控制策略,利用分?jǐn)?shù)階PD控制規(guī)律取代線性自抗擾控制器中線性控制規(guī)律,構(gòu)成了新型的控制器“分?jǐn)?shù)階PD自抗擾控制器”。最后,利用分?jǐn)?shù)階自抗擾控制器對(duì)無(wú)人機(jī)的四種飛行姿態(tài)（高度、橫滾、翻滾、偏航）進(jìn)行控制和軟件仿真。通過(guò)動(dòng)態(tài)響應(yīng)和抗干擾能力的對(duì)比實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了相對(duì)于傳統(tǒng)PID控制器、分?jǐn)?shù)階控制器以及自抗擾控制器,分?jǐn)?shù)... 

【文章頁(yè)數(shù)】：63 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 本文研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
第二章 四旋翼無(wú)人機(jī)動(dòng)力學(xué)模型
    2.1 四旋翼無(wú)人機(jī)飛行原理分析
        2.1.1 四旋翼無(wú)人機(jī)主要部件
        2.1.2 四旋翼無(wú)人機(jī)控制原理
    2.2 四旋翼無(wú)人機(jī)動(dòng)力學(xué)模型
        2.2.1 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣
        2.2.2 線性建模
    2.3 本章小結(jié)
第三章 無(wú)人機(jī)姿態(tài)控制系統(tǒng)的分?jǐn)?shù)階控制器設(shè)計(jì)及仿真
    3.1 PID控制理論
    3.2 分?jǐn)?shù)階微積分定義與性質(zhì)
        3.2.1 分?jǐn)?shù)階微積分定義
        3.2.2 分?jǐn)?shù)階微積分性質(zhì)
    3.3 分?jǐn)?shù)階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述
        3.3.1 時(shí)域描述
        3.3.2 頻域描述
        3.3.3 狀態(tài)空間描述
    3.4 分?jǐn)?shù)階控制器
        3.4.1 分?jǐn)?shù)階控制器的分類
        3.4.2 分?jǐn)?shù)階控制器的設(shè)計(jì)
        3.4.3 分?jǐn)?shù)階控制器的參數(shù)整定
    3.5 基于分?jǐn)?shù)階控制算法的無(wú)人機(jī)姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真
        3.5.1 高度控制器設(shè)計(jì)
        3.5.2 橫滾/俯仰控制器設(shè)計(jì)
        3.5.3 偏航控制器設(shè)計(jì)
        3.5.4 仿真結(jié)果分析
    3.6 本章小結(jié)
第四章 無(wú)人機(jī)姿態(tài)控制系統(tǒng)的自抗擾控制器的設(shè)計(jì)及仿真
    4.1 非線性自抗擾控制理論
        4.1.1 非線性自抗擾的發(fā)展
        4.1.2 非線性自抗擾的結(jié)構(gòu)
    4.2 線性自抗擾控制理論
        4.2.1 線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器
        4.2.2 擾動(dòng)補(bǔ)償
        4.2.3 反饋控制律
    4.3 基于自抗擾控制的無(wú)人機(jī)姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真
        4.3.1 高度控制器設(shè)計(jì)
        4.3.2 橫滾/俯仰控制器設(shè)計(jì)
        4.3.3 偏航控制器設(shè)計(jì)
        4.3.4 仿真結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 基于分?jǐn)?shù)階自抗擾的無(wú)人機(jī)姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    5.1 引言
    5.2 分?jǐn)?shù)階自抗擾控制器
        5.2.1 分?jǐn)?shù)階自抗擾控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        5.2.2 分?jǐn)?shù)階自抗擾控制器的參數(shù)整定
    5.3 基于分?jǐn)?shù)階自抗擾控制算法的無(wú)人機(jī)姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        5.3.1 高度控制器設(shè)計(jì)
        5.3.2 橫滾/俯仰控制器設(shè)計(jì)
        5.3.3 偏航控制器設(shè)計(jì)
        5.3.4 仿真結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]分?jǐn)?shù)階微積分在現(xiàn)代信號(hào)分析與處理中應(yīng)用的研究[D]. 蒲亦非.四川大學(xué) 2006

碩士論文
[1]四旋翼飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 魏麗文.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[2]PID參數(shù)對(duì)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性影響的研究[D]. 寧宗夏.西安電子科技大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3661098