隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展,無人機技術(shù)正在快速的應用于軍事和民用領域,無人機在多個行業(yè)得到應用。小型四旋翼無人機因結(jié)構(gòu)簡單、機身尺寸小、垂直起飛、空中懸停等特點應用在多個領域。成為了國內(nèi)外研究熱點。小型四旋翼無人機飛行姿態(tài)復雜多變,所以穩(wěn)定的飛行控制系統(tǒng)就顯得極為重要。影響小型四旋翼無人機飛行控制的因素有控制策略、姿態(tài)解算等方面。針對目前小型四旋翼無人機在姿態(tài)解算獲取更加精準的姿態(tài),提高四旋翼的干抗擾性能,本文提出了基于自抗擾算法的四旋翼無人機控制系統(tǒng)設計。本文主要完成了一個小型四旋翼平臺的自抗擾算法控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn),具體工作如下:首先,本文針對小型四旋翼無人機,總結(jié)了近些年四旋翼無人機控制系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,明確了本文研究的自抗擾控制器的目的�；谛⌒退男頍o人機機體結(jié)構(gòu),建立了精準的動力學模型;然后,對四旋翼無人機的姿態(tài)進行解算,介紹了加速度計、陀螺儀、磁力計、氣壓計的測量原理,對傳感器的數(shù)據(jù)融合采用了擴張卡爾曼濾波算法、互補濾波算法和基于四元數(shù)的二階互補濾波算法。對三種姿態(tài)解算算法進行對比,通過仿真實驗得出基于四元數(shù)的二階互補濾波算法可以更好的融合多傳感器的數(shù)據(jù),誤差更小。其次,根...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 四旋翼無人機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 四旋翼無人機國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 四旋翼無人機國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究思路
第2章 四旋翼無人機動力學模型
    2.1 四旋翼無人機的組成與飛行原理
        2.1.1 四旋翼無人機的組成
        2.1.2 四旋翼無人機的飛行原理
    2.2 四旋翼無人機動力學建模
        2.2.1 四旋翼無人機位置運動方程
        2.2.2 四旋翼無人機姿態(tài)運動方程
        2.2.3 四旋翼無人機非線性動力學建模
    2.3 本章小結(jié)
第3章 四旋翼無人機多傳感器數(shù)據(jù)融合算法對比
    3.1 慣性傳感器的測量原理
        3.1.1 三軸加速度計的測量原理
        3.1.2 陀螺儀傳感器的測量原理
        3.1.3 磁力計傳感器的測量原理
        3.1.4 氣壓計傳感器的測量原理
    3.2 四旋翼無人機的傳感器數(shù)據(jù)融合算法對比
        3.2.1 擴展卡爾曼濾波(EKF)算法
        3.2.2 基于四元數(shù)的互補濾波算法
        3.2.3 基于四元數(shù)的二階互補濾波算法
    3.3 本章小結(jié)
第4章 一種四旋翼無人機自抗擾控制系統(tǒng)設計與仿真
    4.1 一種四旋翼無人機內(nèi)環(huán)姿態(tài)自抗擾控制器設計
        4.1.1 跟蹤微分器
        4.1.2 擴張狀態(tài)誤差觀測器
        4.1.3 非線性狀態(tài)誤差反饋控制器
        4.1.4 基于自抗擾控制內(nèi)環(huán)姿態(tài)控制器設計
    4.2 四旋翼無人機外環(huán)位置PID控制器設計
    4.3 基于粒子群算法的自抗擾控制器參數(shù)整定
    4.4 仿真實驗與結(jié)果對比
        4.4.1 搭建仿真環(huán)境
        4.4.2 跟蹤微分控制器的仿真實驗
        4.4.3 擴張狀態(tài)觀測器的仿真實驗
        4.4.4 ADRC+PID控制器與經(jīng)典串級PID控制效果對比
    4.5 本章小結(jié)
第5章 四旋翼無人機測試實驗
    5.1 四旋翼無人機實驗平臺搭建
        5.1.1 四旋翼無人機的控制平臺搭建
        5.1.2 四旋翼無人機的調(diào)試
    5.2 四旋翼無人機控制器模塊測試
        5.2.1 基于串級PID控制器測試
        5.2.2 基于ADRC+PID控制器測試
        5.2.3 實驗結(jié)果對比
    5.3 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)展望
    6.1 本文總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻
攻讀學位期間的科研成果
致謝



本文編號：4042335