近年來,隨著航天技術與自動控制技術的不斷發(fā)展,多旋翼飛行器正以獨特的性能優(yōu)勢被廣泛的應用于各個領域。因此對多旋翼飛行器自身的控制能力也提出了更高的要求。本文以飛行控制算法為研究主題,以八旋翼飛行器為研究對象,圍繞八旋翼飛行器的模型建立、姿態(tài)解算、數(shù)據融合、飛行控制、硬件選取及軟件設計等幾個方面展開研究。論文主要研究內容如下:(1)介紹了八旋翼飛行器的研究背景和研究意義,概述了混雜控制系統(tǒng)與旋翼飛行器控制技術的研究現(xiàn)狀,并剖析了八旋翼飛行器的技術難點。(2)分析了八旋翼飛行器的運動方式,給定了機體坐標系與地面坐標系,論述了兩坐標系下歐拉角的轉換關系。在模型條件假設與剛體動力學的基礎上,依據牛頓歐拉方程與剛體轉動定理詳細的推導了八旋翼飛行器的動力學模型,并應用理論分析法建立直流電機的數(shù)學模型。(3)針對使用一種姿態(tài)測量傳感器導致的測量精度低、可靠性差問題,設計了基于卡爾曼濾波算法的信息融合姿態(tài)解算方法。闡述了陀螺儀、加速度計、磁力計等姿態(tài)測量傳感器的測量模型,給出了四元數(shù)姿態(tài)表述方法。提出了基于卡爾曼濾波算法的姿態(tài)信息數(shù)據融合方法,得到了姿態(tài)角度與位置信息的最優(yōu)估計值,實現(xiàn)了飛行器對姿態(tài)與...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的與意義
    1.3 旋翼飛行器控制技術研究現(xiàn)狀
    1.4 混雜控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
    1.5 本文研究內容
    1.6 論文章節(jié)安排
第2章 八旋翼飛行器的數(shù)學模型
    2.1 引言
    2.2 運動方式的介紹
    2.3 坐標系的建立
    2.4 八旋翼飛行器的數(shù)學模型
        2.4.1 機體線運動模型
        2.4.2 機體角運動模型
    2.5 直流電機動力學建模
    2.6 本章小結
第3章 飛行器姿態(tài)檢測與數(shù)據融合估計
    3.1 引言
    3.2 基于四元數(shù)法姿態(tài)描述
    3.3 傳感器測量模型及姿態(tài)解算
    3.4 基于卡爾曼濾波算法的數(shù)據融合設計
        3.4.1 高度測量數(shù)據融合估計
        3.4.2 姿態(tài)角度數(shù)據融合估計
    3.5 仿真分析
    3.6 模型驗證
    3.7 本章小結
第4章 基于混雜控制系統(tǒng)的控制器設計
    4.1 引言
    4.2 混雜控制系統(tǒng)的基本原理
    4.3 子控制器設計
        4.3.1 PID子控制器設計
        4.3.2 backstepping子控制器設計
    4.4 混雜控制器設計
    4.5 穩(wěn)定性分析
    4.6 仿真分析
        4.6.1 仿真模型搭建
        4.6.2 定點懸停
        4.6.3 避障動作
        4.6.4 抗干擾分析
        4.6.5 高度控制分析
    4.7 本章小結
第5章 系統(tǒng)軟件設計及飛行測試
    5.1 引言
    5.2 開發(fā)環(huán)境
    5.3 實物飛行試驗平臺搭建
        5.3.1 硬件功能設計及器件選型
        5.3.2 飛行控制系統(tǒng)軟件設計流程
    5.4 飛行測試
    5.5 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文
致謝



本文編號：3814976