本文關鍵詞：四旋翼飛行仿真器的建模及控制方法的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 四旋翼飛行器是一種四螺旋槳驅動的、可垂直起降的飛行器,這種結構被廣泛用于微小型無人飛行器的設計,具有重要的軍用和民用價值。四旋翼飛行器同時也具有欠驅動、多變量、強耦合、非線性和不確定等復雜特性,對其建模和控制是當今控制領域的難點和熱點話題。 本文對小型四旋翼無人直升機的研究現(xiàn)狀進行了細致、廣泛的調研,綜述了其主要分類、研究領域、關鍵技術和應用前景,然后針對本實驗室的四旋翼仿真器實際對象,對其建模方法和控制方案進行了初步的研究。 首先,針對本實驗室四旋翼飛行器的動力學特性,建立了四旋翼飛行器的物理模型,并基于此模型設計了系統(tǒng)的LQR控制器;根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)方程,選取合適的加權系數(shù)矩陣后,建立系統(tǒng)的狀態(tài)反饋矩陣,從而實現(xiàn)飛行器最優(yōu)控制器的設計;通過仿真和實時控制驗證了控制方案的有效性,并在此控制方案下采集到了輸入輸出數(shù)據(jù)。 然后,采用RBF-ARX模型理論對四旋翼飛行仿真器系統(tǒng)進行全局的建模。著重討論了RBF-ARX模型結構的選取,模型參數(shù)辨識,RBF-ARX參數(shù)優(yōu)化等問題。并將RBF-ARX模型與ARX模型的預測輸出結果相比較,證實了RBF-ARX模型在非線性系統(tǒng)建模中的優(yōu)越性。 最后,基于RBF-ARX模型,在每個工作點處將其轉化為線性ARX模型,并設計了全局的LQR控制器,通過仿真實驗實現(xiàn)了飛行器的姿態(tài)控制。從仿真結果看,基于RBF-ARX模型的LQR控制策略運行良好,能在限定范圍內使飛行器達到各種姿態(tài),并在較短時間內達到穩(wěn)定。
【關鍵詞】：四旋翼飛行器 非線性系統(tǒng) 系統(tǒng)建模 RBF-ARX模型 LQR
【學位授予單位】：中南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：V249
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 四旋翼飛行器課題的研究背景9-10
• 1.2 四旋翼飛行器的國內外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 四旋翼飛行器發(fā)展的關鍵技術12-13
• 1.4 課題研究的科學意義與發(fā)展前景13-14
• 1.5 本文的主要內容14-17
• 第二章 四旋翼飛行仿真器的力學建模17-27
• 2.1 建模的基本理論17-22
• 2.1.1 建模的基本概念17-19
• 2.1.2 建模過程的三個階段19-20
• 2.1.3 數(shù)學模型的建立方法20-22
• 2.1.4 建模的流程22
• 2.2 四旋翼飛行仿真器控制系統(tǒng)簡介22-23
• 2.3 四旋翼飛行仿真器的力學建模23-26
• 2.4 本章小結26-27
• 第三章 基于物理模型的四旋翼飛行器LQR控制器設計27-43
• 3.1 現(xiàn)代飛行控制系統(tǒng)設計方法的特點及應用限制27-30
• 3.2 LQR最優(yōu)調節(jié)器原理30-31
• 3.3 基于物理模型的四旋翼飛行器LQR控制器設計31-33
• 3.4 控制器仿真結果分析33-35
• 3.5 Matlab Simulink實時控制35-41
• 3.6 本章小結41-43
• 第四章 RBF-ARX模型在四旋翼飛行器建模中的應用43-57
• 4.1 RBF-ARX模型原理43-47
• 4.1.1 徑向基函數(shù)(RBF)網絡43-44
• 4.1.2 線性ARX原理44-45
• 4.1.3 RBF-ARX原理45-47
• 4.2 RBF-ARX模型的應用47-49
• 4.3 四旋翼飛行器的RBF-ARX模型49-56
• 4.3.1 系統(tǒng)建模與辨識的概念和步驟49-50
• 4.3.2 四旋翼飛行器系統(tǒng)RBF-ARX模型結構50-51
• 4.3.3 四旋翼飛行器RBF-ARX模型參數(shù)的辨識51-55
• 4.3.4 飛行器系統(tǒng)RBF-ARX模型參數(shù)辨識結果55-56
• 4.4 本章小結56-57
• 第五章 基于RBF-ARX模型的飛行器LQR控制57-63
• 5.1 基于RBF-ARX模型LQR控制器的設計57-60
• 5.2 仿真結果分析60-62
• 5.3 本章小結62-63
• 第六章 總結與展望63-65
• 參考文獻65-68
• 致謝68-69
• 攻讀碩士期間主要的研究成果69

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 曹云峰,王柳文,陶勇,沈春林;微型飛行器控制與導航系統(tǒng)研究[J];航空電子技術;2002年01期

2 袁昌盛;付金華;;國際上微型飛行器的研究進展與關鍵問題[J];航空兵器;2005年06期

3 王偉,易建強,趙冬斌,柳曉菁;基于穩(wěn)定性分析的一類欠驅動系統(tǒng)的滑�？刂破髟O計[J];信息與控制;2005年02期

  本文關鍵詞：四旋翼飛行仿真器的建模及控制方法的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：393913