本文關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)非線性姿態(tài)控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來(lái)隨著無(wú)人機(jī)在軍事、科學(xué)實(shí)驗(yàn)等多個(gè)方面的廣泛應(yīng)用，無(wú)人機(jī)已經(jīng)成為了研究的熱門(mén)。無(wú)人機(jī)的控制作為無(wú)人機(jī)高效完成任務(wù)的基礎(chǔ)也提出了更高要求。無(wú)人機(jī)控制對(duì)象是多輸入多輸出非線性控制系統(tǒng)，隨著對(duì)現(xiàn)代無(wú)人機(jī)性能要求的不斷提高，，傳統(tǒng)的線性化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法已很難滿(mǎn)足實(shí)際要求。本文主要研究無(wú)人機(jī)的非線性控制方法。 首先建立了無(wú)人機(jī)六自由度數(shù)學(xué)模型，并仿真分析了系統(tǒng)在無(wú)控制下各狀態(tài)的變化情況，表明系統(tǒng)是極不穩(wěn)定的。然后研究了非線性動(dòng)態(tài)逆方法，對(duì)無(wú)人機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了無(wú)人機(jī)內(nèi)外回路動(dòng)態(tài)逆姿態(tài)控制器，并對(duì)無(wú)人機(jī)姿態(tài)控制進(jìn)行仿真，分析了控制器的多變量解耦效果和魯棒性。表明系統(tǒng)在模型精確的條件下，可以實(shí)現(xiàn)精確的線性化控制，但是仍存在魯棒性不好的缺點(diǎn)。針對(duì)非線性動(dòng)態(tài)逆控制的不足之處，提出動(dòng)態(tài)逆結(jié)合分?jǐn)?shù)階PID控制方法。分?jǐn)?shù)階PID是在傳統(tǒng)PID的基礎(chǔ)上引入分?jǐn)?shù)階微積分，文中研究了分?jǐn)?shù)階的Oustaloup數(shù)字實(shí)現(xiàn)算法，并比較了其相對(duì)于傳統(tǒng)PID的優(yōu)越性。仿真表明將分?jǐn)?shù)階PID結(jié)合動(dòng)態(tài)逆控制方法使系統(tǒng)魯棒性明顯提高。 最后研究無(wú)人機(jī)的自抗擾控制方法。研究并分析了自抗擾跟蹤微分器，擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器和多變量解耦控制方法。針對(duì)無(wú)人機(jī)對(duì)象設(shè)計(jì)了內(nèi)外回路控制，通過(guò)反饋線性化實(shí)現(xiàn)了多變量解耦控制。仿真分析控制系統(tǒng)的快速性、準(zhǔn)確性和風(fēng)擾動(dòng)、氣動(dòng)參數(shù)攝動(dòng)下的魯棒性，表明控制系統(tǒng)在各方面均表現(xiàn)良好的控制性能，滿(mǎn)足控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)人機(jī) 非線性動(dòng)態(tài)逆 分?jǐn)?shù)階PID 自抗擾控制
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：V249.1;V279
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 無(wú)人機(jī)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)10-13
• 1.2.1 國(guó)外無(wú)人機(jī)發(fā)展情況10-11
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)無(wú)人機(jī)發(fā)展情況11-13
• 1.3 無(wú)人機(jī)姿態(tài)控制方法研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.1 非線性控制方法研究13-15
• 1.3.2 分?jǐn)?shù)階 PID 研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 第2章 無(wú)人機(jī)數(shù)學(xué)模型建立及響應(yīng)特性分析18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 坐標(biāo)系定義及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換18-21
• 2.2.1 坐標(biāo)系定義18-19
• 2.2.2 坐標(biāo)變換19-21
• 2.3 無(wú)人機(jī)數(shù)學(xué)模型建立21-24
• 2.4 無(wú)人機(jī)氣動(dòng)力和氣動(dòng)力矩24-25
• 2.5 無(wú)人機(jī)的零輸入無(wú)控響應(yīng)特性分析25-27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 第3章 無(wú)人機(jī)分?jǐn)?shù)階 PID 非線性動(dòng)態(tài)逆姿態(tài)控制28-48
• 3.1 引言28
• 3.2 非線性動(dòng)態(tài)逆理論分析28-30
• 3.3 無(wú)人機(jī)動(dòng)態(tài)逆控制設(shè)計(jì)30-33
• 3.3.1 層疊結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)態(tài)逆30-32
• 3.3.2 內(nèi)外回路控制律設(shè)計(jì)32-33
• 3.4 動(dòng)態(tài)逆仿真分析33-36
• 3.4.1 動(dòng)態(tài)跟蹤特性分析33-35
• 3.4.2 氣動(dòng)參數(shù)攝動(dòng)魯棒性分析35-36
• 3.5 分?jǐn)?shù)階 PID 控制研究36-43
• 3.5.1 分?jǐn)?shù)階微積分定義36-37
• 3.5.2 Oustaloup 算法及其改進(jìn)算法37-39
• 3.5.3 分?jǐn)?shù)階 PID 與整數(shù)階 PID 對(duì)比39-43
• 3.6 分?jǐn)?shù)階 PID 內(nèi)外環(huán)控制律結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)43
• 3.7 基于動(dòng)態(tài)逆的分?jǐn)?shù)階 PID 姿態(tài)控制仿真43-47
• 3.8 本章小結(jié)47-48
• 第4章 無(wú)人機(jī)自抗擾姿態(tài)控制方法研究48-65
• 4.1 引言48
• 4.2 自抗擾控制理論分析48-53
• 4.2.1 跟蹤微分器理論48-51
• 4.2.2 擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器原理51-53
• 4.3 多變量解耦控制設(shè)計(jì)53-54
• 4.4 無(wú)人機(jī)姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)54-56
• 4.5 分?jǐn)?shù)階 PID 自抗擾控制仿真分析56-63
• 4.5.1 動(dòng)態(tài)特性分析56-59
• 4.5.2 風(fēng)干擾下穩(wěn)定性分析59-61
• 4.5.3 參數(shù)攝動(dòng)穩(wěn)定性分析61-63
• 4.6 本章小結(jié)63-65
• 結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文71-73
• 致謝73

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