近年來,四旋翼無人機在軍事領域和民用領域的應用越來越廣,系統(tǒng)設計、飛行控制方法都取得了前所未有的進步。針對四旋翼無人機多變量、非線性、欠驅動、強耦合的特點,設計高性能飛行控制器,是實現(xiàn)四旋翼無人機穩(wěn)定飛行的關鍵。PID控制是現(xiàn)階段四旋翼無人機主流的飛行控制算法,但由于實際飛行中各種隨機擾動的影響,傳統(tǒng)的PID控制方法無法滿足系統(tǒng)動態(tài)性能指標,很難獲得高性能的飛行控制效果。針對四旋翼無人機抗干擾問題,研究了基于自抗擾控制的飛行控制系統(tǒng),以提高無人機飛行過程中抑制干擾的能力,改善控制系統(tǒng)的魯棒性和適應性。首先,本文主要以四旋翼無人機QBall2為研究對象,在分析QBall2的飛行原理基礎上,基于牛頓-歐拉法建立了QBall2的非線性系統(tǒng)模型;設計了非線性串級PID控制器,搭建飛行控制系統(tǒng)MATLAB/Simulink仿真模型,對該控制器進行了數(shù)值仿真,仿真結果表明串級PID控制方法的有效性;針對PID控制抗干擾能力差的問題,研究了基于自抗擾控制的四旋翼無人機飛行控制系統(tǒng),并與串級PID控制系統(tǒng)進行了仿真對比分析。仿真分析結果表明,自抗擾控制器不僅能實現(xiàn)快速且穩(wěn)定的目標跟蹤,而且能很好地估計...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內研究現(xiàn)狀
    1.3 飛行控制方法研究現(xiàn)狀
    1.4 研究內容及目標
2 四旋翼無人機系統(tǒng)建模
    2.1 基本概念
        2.1.1 坐標系
        2.1.2 無人機的位姿描述
        2.1.3 坐標變換
    2.2 飛行原理
    2.3 QBALL2無人機系統(tǒng)建模
        2.3.1 建模中的狀態(tài)變量
        2.3.2 運動學方程
        2.3.3 動力學方程
        2.3.4 其他力的計算
        2.3.5 QBall2無人機系統(tǒng)模型
    2.4 本章小結
3 基于自抗擾的飛行控制系統(tǒng)設計
    3.1 串級PID控制器的系統(tǒng)設計
        3.1.1 PID控制器的結構和原理
        3.1.2 基于串級PID的飛行控制
        3.1.3 仿真實驗及結果分析
    3.2 自抗擾控制器的系統(tǒng)設計
        3.2.1 自抗擾控制器
        3.2.2 基于自抗擾的飛行控制
        3.2.3 參數(shù)整定原則
        3.2.4 仿真實驗及結果分析
    3.3 抗擾性仿真分析
    3.4 本章小結
4 基于模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡的自抗擾控制系統(tǒng)設計
    4.1 模糊自抗擾控制器的設計
        4.1.1 模糊自抗擾原理
        4.1.2 模糊自抗擾控制器設計
        4.1.3 算法仿真分析
    4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡自抗擾控制器的設計
        4.2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡自抗擾原理
        4.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡自抗擾控制器設計
        4.2.3 算法仿真分析
    4.3 本章小結
5 飛行驗證實驗
    5.1 室內半物理仿真平臺的飛行驗證
        5.1.1 Quanser無人機實驗平臺
        5.1.2 QBall2控制模型
        5.1.3 PID和ADRC控制算法半實物仿真
    5.2 室外實際飛行驗證
        5.2.1 無人機室外飛行平臺
        5.2.2 PID和ADRC控制算法實際飛行驗證
    5.3 本章小結
結論
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及研究成果



本文編號：3767045