本文關(guān)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(qū)動(dòng)的、可垂直起降的飛行器,這種結(jié)構(gòu)被廣泛用于微小型無(wú)人飛行器的設(shè)計(jì),具有重要的軍用和民用價(jià)值。四旋翼飛行器同時(shí)也具有欠驅(qū)動(dòng)、多變量、強(qiáng)耦合、非線性和不確定等復(fù)雜特性,對(duì)其建模和控制是當(dāng)今控制領(lǐng)域的難點(diǎn)和熱點(diǎn)話題。 本文對(duì)小型四旋翼無(wú)人直升機(jī)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了細(xì)致、廣泛的調(diào)研,綜述了其主要分類、研究領(lǐng)域、關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用前景,然后針對(duì)本實(shí)驗(yàn)室的四旋翼仿真器實(shí)際對(duì)象,對(duì)其建模方法和控制方案進(jìn)行了初步的研究。 首先,針對(duì)本實(shí)驗(yàn)室四旋翼飛行器的動(dòng)力學(xué)特性,建立了四旋翼飛行器的物理模型,并基于此模型設(shè)計(jì)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(quán)系數(shù)矩陣后,建立系統(tǒng)的狀態(tài)反饋矩陣,從而實(shí)現(xiàn)飛行器最優(yōu)控制器的設(shè)計(jì);通過(guò)仿真和實(shí)時(shí)控制驗(yàn)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(duì)四旋翼飛行仿真器系統(tǒng)進(jìn)行全局的建模。著重討論了RBF-ARX模型結(jié)構(gòu)的選取,模型參數(shù)辨識(shí),RBF-ARX參數(shù)優(yōu)化等問(wèn)題。并將RBF-ARX模型與ARX模型的預(yù)測(cè)輸出結(jié)果相比較,證實(shí)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(gè)工作點(diǎn)處將其轉(zhuǎn)化為線性ARX模型,并設(shè)計(jì)了全局的LQR控制器,通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了飛行器的姿態(tài)控制。從仿真結(jié)果看,基于RBF-ARX模型的LQR控制策略運(yùn)行良好,能在限定范圍內(nèi)使飛行器達(dá)到各種姿態(tài),并在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定。
【關(guān)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(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 四旋翼飛行器發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)12-13
• 1.4 課題研究的科學(xué)意義與發(fā)展前景13-14
• 1.5 本文的主要內(nèi)容14-17
• 第二章 四旋翼飛行仿真器的力學(xué)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(guò)程的三個(gè)階段19-20
• 2.1.3 數(shù)學(xué)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(jiǎn)介22-23
• 2.3 四旋翼飛行仿真器的力學(xué)建模23-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 基于物理模型的四旋翼飛行器LQR控制器設(shè)計(jì)27-43
• 3.1 現(xiàn)代飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)及應(yīng)用限制27-30
• 3.2 LQR最優(yōu)調(diào)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(shè)計(jì)31-33
• 3.4 控制器仿真結(jié)果分析33-35
• 3.5 Matlab Simulink實(shí)時(shí)控制35-41
• 3.6 本章小結(jié)41-43
• 第四章 RBF-ARX模型在四旋翼飛行器建模中的應(yīng)用43-57
• 4.1 RBF-ARX模型原理43-47
• 4.1.1 徑向基函數(shù)(RBF)網(wǎng)絡(luò)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(yīng)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(shí)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(jié)構(gòu)50-51
• 4.3.3 四旋翼飛行器RBF-ARX模型參數(shù)的辨識(shí)51-55
• 4.3.4 飛行器系統(tǒng)RBF-ARX模型參數(shù)辨識(shí)結(jié)果55-56
• 4.4 本章小結(jié)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(shè)計(jì)57-60
• 5.2 仿真結(jié)果分析60-62
• 5.3 本章小結(jié)62-63
• 第六章 總結(jié)與展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 致謝68-69
• 攻讀碩士期間主要的研究成果69

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

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

2 袁昌盛;付金華;;國(guó)際上微型飛行器的研究進(jìn)展與關(guān)鍵問(wèn)題[J];航空兵器;2005年06期

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

  本文關(guān)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(hào)：393913