四旋翼無人機有著體積小和重量輕的特點,可以在狹小的空間中起飛、降落和在障礙物密集的復(fù)雜環(huán)境中進行靈活的操作。其具備定點懸停、低空飛行、慢速巡航等多種飛行的方式,能夠方便地應(yīng)用于航拍、地形地勢勘測、災(zāi)后搜救、以及軍事偵察等任務(wù)。得益于高性能硬件設(shè)備、傳感器技術(shù)、嵌入式設(shè)備、新型材料等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,使實現(xiàn)高度智能自主的智能機器人系統(tǒng)成為可能。當(dāng)四旋翼無人機結(jié)合合適的傳感器和控制算法,其可以代替工人更好的執(zhí)行復(fù)雜危險的任務(wù)。本文研究了基于圖像的四旋翼無人機視覺伺服問題。利用四旋翼上的機載單目相機的實時視覺圖像反饋來控制四旋翼無人機的運動。針對四旋翼無人機非線性、欠驅(qū)動的動力學(xué)模型,研究在四旋翼裝備單目相機和慣性測量元件(IMU)時的視覺伺服問題。論文主要研究內(nèi)容以及研究貢獻(xiàn)可以歸納總結(jié)為下面的三個方面:1.四旋翼無人機的線速度觀測器和基于反步法(Backstepping)的視覺伺服控制器設(shè)計。針對機載傳感器無法直接提供四旋翼無人機線速度信息的問題,根據(jù)四旋翼動力學(xué)模型和圖像特征運動學(xué)模型設(shè)計了指數(shù)收斂的速度估計器來為四旋翼無人機的控制提供線速度信息。考慮速度估計器存在的估計誤差,根據(jù)反步法...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 前人研究工作
    1.3 論文的主要工作
    1.4 章節(jié)安排
第二章 四旋翼無人機視覺伺服系統(tǒng)建模
    2.1 四旋翼無人機的結(jié)構(gòu)
    2.2 四旋翼動力學(xué)模型
    2.3 相機模型和虛擬相機
    2.4 圖像矩特征
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于虛擬平面的四旋翼視覺伺服
    3.1 線速度估計器
    3.2 基于虛擬平面的視覺伺服控制器
    3.3 目標(biāo)平面為斜面的情況
    3.4 仿真與實驗驗證
        3.4.1 仿真
        3.4.2 實驗
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于在圖像空間中規(guī)劃和跟蹤的視覺伺服
    4.1 圖像特征的軌跡規(guī)劃
    4.2 軌跡跟蹤控制器設(shè)計
    4.3 仿真與實驗驗證
        4.3.1 仿真
        4.3.2 實驗
    4.4 本章小結(jié)
第五章 基于圖像的四旋翼運動目標(biāo)視覺跟蹤
    5.1 目標(biāo)跟蹤控制器
    5.2 仿真
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
附錄A 部分符號說明
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表和錄用的論文



本文編號：3956342