本文關(guān)鍵詞：X750四旋翼飛行器建模與飛行控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：四旋翼飛行器在工農(nóng)業(yè)、軍事領(lǐng)域以及日常生活中展現(xiàn)出越來越多的用途,因此關(guān)于四旋翼飛行器的研究工作愈來愈受到人們的關(guān)注,飛行器的硬件平臺(tái)和作為飛行器核心的飛控系統(tǒng)整體,均是無人機(jī)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)問題。 本文首先介紹了四旋翼飛行器的基本工作原理、坐標(biāo)系的設(shè)定、坐標(biāo)系間的變換以及四旋翼飛行器工作中涉及到的動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)�；谝陨现R(shí),自己搭建X750四旋翼飛行器平臺(tái),利用牛頓-歐拉法建立了該四旋翼飛行器的數(shù)學(xué)模型,并且對(duì)數(shù)學(xué)模型中涉及到的所有未知參數(shù),利用試驗(yàn)測量的方法進(jìn)行了辨識(shí),采用小擾動(dòng)法對(duì)所建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了線性化處理,得到了能夠進(jìn)行飛行前用于仿真的數(shù)學(xué)模型。 然后,文章運(yùn)用線性二次型(LQR)與基于滑模干擾觀測器的滑�？刂�(SMC-SMDO),分別設(shè)計(jì)了四旋翼飛行器的飛行控制律,并通過MATLAB軟件仿真論證。在進(jìn)行飛行器的控制器設(shè)計(jì)時(shí),為了解決位移變量與姿態(tài)變量間時(shí)標(biāo)尺度的差異性問題,刻意采取了雙環(huán)嵌套控制的方案。通過仿真分析可知,以上兩種控制算法均具有很好的穩(wěn)定性,而SMC-SMDO控制器的魯棒性更好。 最后,根據(jù)飛行器匹配原則,選取各功能模塊搭建四旋翼飛行器平臺(tái),并對(duì)相應(yīng)軟硬件進(jìn)行調(diào)試。通過實(shí)際的飛行試驗(yàn)總結(jié)出了調(diào)試中的一些經(jīng)驗(yàn)技巧,并且對(duì)四旋翼飛行器的飛控系統(tǒng)進(jìn)行控制律的調(diào)整,以增強(qiáng)其穩(wěn)定性和抗擾動(dòng)能力,為四旋翼飛行器的進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：四旋翼飛行器 動(dòng)力學(xué)模型 LQR控制 SMC-SMDO控制 仿真試驗(yàn) 飛行試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：V249.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-17
• 1.1 論文研究的意義8
• 1.2 國內(nèi)外研究歷史與發(fā)展現(xiàn)狀8-15
• 1.2.1 飛行器的發(fā)展歷史8-9
• 1.2.2 四旋翼飛行器的發(fā)展現(xiàn)狀9-15
• 1.3 課題來源與論文結(jié)構(gòu)15-17
• 1.3.1 課題來源15-16
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)16-17
• 2 四旋翼飛行器模型的建立與辨識(shí)17-32
• 2.1 引言17
• 2.2 坐標(biāo)系的建立17-20
• 2.2.1 機(jī)體坐標(biāo)系17
• 2.2.2 本地NED坐標(biāo)系17-18
• 2.2.3 坐標(biāo)變換關(guān)系18-20
• 2.3 基本概念20-23
• 2.3.1 垂直升降運(yùn)動(dòng)20-21
• 2.3.2 懸停運(yùn)動(dòng)21
• 2.3.3 橫滾運(yùn)動(dòng)21-22
• 2.3.4 俯仰運(yùn)動(dòng)22
• 2.3.5 偏航運(yùn)動(dòng)22-23
• 2.4 四旋翼飛行器非線性模型的構(gòu)建23-26
• 2.4.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)模型23-24
• 2.4.2 六自由度剛體動(dòng)力學(xué)模型24-25
• 2.4.3 四旋翼飛行器的動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)方程25-26
• 2.5 四旋翼飛行器非線性模型參數(shù)的辨識(shí)26-31
• 2.5.1 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的求取26-28
• 2.5.2 升力系數(shù)與轉(zhuǎn)矩系數(shù)的測定28-31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 3 四旋翼飛行器模型的簡化與LQR控制器設(shè)計(jì)32-46
• 3.1 引言32
• 3.2 四旋翼飛行器動(dòng)力學(xué)模型的線性化32-34
• 3.3 線性二次型最優(yōu)控制(LQR)基本原理34-36
• 3.4 四旋翼飛行器的LQR控制器設(shè)計(jì)36-41
• 3.4.1 四旋翼飛行器X軸方向位移的LQR控制器設(shè)計(jì)36-41
• 3.5 四旋翼飛行器LQR控制器的仿真分析41-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 4 四旋翼飛行器的SMC-SMDO控制器設(shè)計(jì)及仿真46-58
• 4.1 引言46
• 4.2 基于滑模干擾觀測器的滑�？刂�(SMC-SMDO)46-49
• 4.2.1 滑模干擾觀測器的設(shè)計(jì)48
• 4.2.2 基于滑模干擾觀測器的滑�？刂破鞯脑O(shè)計(jì)48-49
• 4.3 基于滑模干擾觀測器的四旋翼飛行器的滑�？刂破鞯脑O(shè)計(jì)49-53
• 4.3.1 四旋翼飛行器線運(yùn)動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)50-52
• 4.3.2 四旋翼飛行器角運(yùn)動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)52-53
• 4.4 仿真分析53-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 5 四旋翼飛行器的飛行試驗(yàn)58-68
• 5.1 引言58
• 5.2 硬件平臺(tái)的介紹58-62
• 5.2.1 飛控模塊59-60
• 5.2.2 GPS模塊60
• 5.2.3 電子羅盤60
• 5.2.4 通信模塊60-61
• 5.2.5 超聲波測距儀61
• 5.2.6 電源模塊61
• 5.2.7 動(dòng)力設(shè)備61-62
• 5.3 軟件平臺(tái)的介紹62-63
• 5.3.1 Arduino軟件平臺(tái)的介紹62-63
• 5.3.2 APM Planner軟件平臺(tái)的介紹63
• 5.4 四旋翼飛行器的程序63-66
• 5.4.1 PID控制器的基本原理64
• 5.4.2 四旋翼飛行器的PID控制器的基本原理64-66
• 5.5 試驗(yàn)調(diào)試66-67
• 5.5.1 飛行器參數(shù)的微調(diào)66-67
• 5.6 本章小結(jié)67-68
• 6 總結(jié)與展望68-70
• 致謝70-71
• 參考文獻(xiàn)71-74

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 楊麗;肖冬榮;;基于MATLAB的控制器設(shè)計(jì)研究[J];微計(jì)算機(jī)信息;2006年04期

2 王曉侃;馮冬青;;基于MATLAB的LQR控制器設(shè)計(jì)方法研究[J];微計(jì)算機(jī)信息;2008年10期

  本文關(guān)鍵詞：X750四旋翼飛行器建模與飛行控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：370934