近年來,伴隨著無人機研究的逐步深入,以及其日益廣泛的應用,其功能也愈發(fā)多樣,而垂直起降(VTOL)無人機就是近幾年飛速發(fā)展的一種新型飛行器,復合式垂直起降無人機是其中一類。該無人機之系統(tǒng),將固定翼系統(tǒng)和四旋翼系統(tǒng)直接融合為一體,既保留了兩種系統(tǒng)的飛行特點,也有效回避了其他無人飛行器中存在的一些常見問題,如復雜的機械傳動裝置以及繁瑣的控制程序等,這也使其成為一種發(fā)展?jié)摿ο喈敻叩臒o人機類型。隨著復合式VTOL無人機的大量飛行實踐,人們發(fā)現在固定翼模式飛行時,經常出現通過油門改變飛行速度時,無人機的飛行高度也會隨之發(fā)生變化的現象,或者操作員只想通過俯仰操作來改變高度,結果無人機的速度卻也同步發(fā)生了改變。造成這樣的原因,一般則是因為無人機在低動壓條件下,升降舵和油門桿對無人機響應的耦合特性,使得現有的PX4復合式VTOL無人機飛行控制系統(tǒng)不能實現飛行速度和飛行高度的單獨控制,因此,如何解耦是提升復合式VTOL無人機飛行品質的關鍵。總能量控制是運用能量控制與分配的方法,將速度控制與高度控制進行解耦,采取油門管理總體能量,升降舵(俯仰角)管控動、勢能能量交換的方式,從而改善復合式VTOL無人機的飛...

【文章頁數】：97 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 國內外發(fā)展現狀
        1.2.1 國外研究現狀
        1.2.2 國內研究現狀
    1.3 研究內容及結構安排
第二章 復合式VTOL無人機的搭建及飛行試驗
    2.1 復合式VTOL無人機的基本構成
        2.1.1 機械結構模塊
        2.1.2 動力系統(tǒng)
        2.1.3 控制系統(tǒng)
    2.2 復合式VTOL無人機飛行原理
        2.2.1 四旋翼結構的飛行原理
        2.2.2 固定翼的飛行原理
        2.2.3 過渡階段的飛行原理
    2.3 復合式VTOL無人機飛行試驗
    2.4 本章小結
第三章 PX4飛行控制系統(tǒng)簡介
    3.1 PX4飛控系統(tǒng)整體架構
    3.2 PX4實時操作系統(tǒng)
    3.3 UORB通信機制
        3.3.1 UORB架構
        3.3.2 UORB機制的實現
        3.3.3 一個典型的PX4 UORB消息發(fā)布過程
    3.4 飛行控制棧
        3.4.1 PX4位置控制
        3.4.2 姿態(tài)控制
    3.5 PX4飛控系統(tǒng)的飛行模式
    3.6 本章小結
第四章 復合式VTOL無人機的SIMULINK建模
    4.1 運動學建模
        4.1.1 無人機姿態(tài)位置控制數學模型的建立
        4.1.2 動力學模型的建立
    4.2 VTOL無人機控制算法設計
        4.2.1 四旋翼PID控制
        4.2.2 固定翼反步法(backstepping)控制
    4.3 復合式VTOL無人機simulink建模總體設計
    4.4 本章小結
第五章 總能量控制在復合式VTOL無人機上的應用
    5.1 無人機的總能量控制
        5.1.1 總能量控制的發(fā)展沿革
        5.1.2 總能量控制核心算法
        5.1.3 總能量控制方法在PX4上的實現
        5.1.4 在復合式VTOL無人機上應用總能量控制的simulink仿真驗證
    5.2 PX4 下復合式VTOL無人機總能量控制模塊的設計及驗證
        5.2.1 ubuntu下 PIXHAWK開發(fā)環(huán)境建立
        5.2.2 px4下總能量控制模塊總體設計
        5.2.3 px4下總能量控制具體模塊代碼設計及詳解
    5.3 總能量控制模塊仿真驗證
        5.3.1 Gazebo仿真實驗平臺搭建
        5.3.2 仿真目的及實驗流程
        5.3.3 仿真結果
    5.4 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
在學期間的研究成果
致謝



本文編號：3752843