本文關(guān)鍵詞：四旋翼無人直升機控制算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：四旋翼無人直升機是一種具有垂直起降與空中懸停等特殊飛行能力的多旋翼無人飛行器，其結(jié)構(gòu)簡單優(yōu)美，通過改變四個旋翼的轉(zhuǎn)速，可產(chǎn)生各種飛行姿態(tài)。它在空中可以從懸停狀態(tài)瞬間改變?yōu)槠渌藨B(tài)，具有很強的機動性能和負(fù)載承載能力。在控制領(lǐng)域以及商業(yè)領(lǐng)域得到越來越多的重視，對其的開發(fā)應(yīng)用也涉及到軍用以及民用方面的較多領(lǐng)域。 本文研究重點為四旋翼無人直升機控制器的設(shè)計方法，首先介紹了四旋翼無人直升機的研究背景與意義，簡要回顧了其歷史發(fā)展，總結(jié)了國內(nèi)外的相關(guān)控制算法的研究。其次，針對了四旋翼無人直升機的自身結(jié)構(gòu)分析了它的基本的運動方式及其原理，然后在其物理模型的基礎(chǔ)上依據(jù)牛頓以及歐拉定理進行受力分析和力矩分析，最終完成其動力學(xué)模型的建立。再次，依據(jù)建立的四旋翼無人直升機的動力學(xué)模型，本文基于模糊自整定PID算法以及反步設(shè)計法設(shè)計了兩種控制器，并分別進行了相關(guān)的控制研究。 第一種控制器將經(jīng)典PID算法和模糊控制理論相結(jié)合，吸取兩種控制算法的優(yōu)點，通過設(shè)計合理的模糊控制規(guī)則，設(shè)計了模糊自整定PID控制器，并且在此控制器下研究四旋翼無人直升機的懸停控制與軌跡跟蹤研究，并且取得較好的效果。 第二種控制器采用李雅普諾夫穩(wěn)定性定理和反步設(shè)計法，將整個控制系統(tǒng)設(shè)計成兩種回路，每一回路劃分成三個二階控制器，有效地降低了控制器的階數(shù)，并且在此控制器下研究了懸停與軌跡跟蹤控制。
【關(guān)鍵詞】：四旋翼無人直升機 模糊自整定PID 反步設(shè)計法 控制算法
【學(xué)位授予單位】：沈陽航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：V249.1;V271.5
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 四旋翼無人直升機研究背景及意義11-12
• 1.2 四旋翼無人直升機歷史回顧及發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.3 四旋翼無人直升機控制算法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-20
• 1.4 本文的主要工作20-21
• 第2章 四旋翼無人直升機運動方式及其動力學(xué)建模21-31
• 2.1 運動方式介紹21-24
• 2.2 地面與機體坐標(biāo)系的建立24
• 2.3 兩組重要的轉(zhuǎn)換關(guān)系24-26
• 2.4 非線性動力學(xué)模型的建立26-30
• 2.4.1 建模前的基本假設(shè)26
• 2.4.2 非線性動力學(xué)模型26-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 基于模糊自整定 PID 的四旋翼無人直升機控制研究31-50
• 3.1 經(jīng)典 PID 控制理論31-32
• 3.2 模糊控制理論基礎(chǔ)32-37
• 3.2.1 模糊控制器32-36
• 3.2.2 模糊自適應(yīng)整定 PID 控制原理36-37
• 3.3 模糊自整定 PID 控制器設(shè)計37-43
• 3.3.1 控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計37-38
• 3.3.2 模糊模塊的算法設(shè)計38-41
• 3.3.3 控制器的 Simulink 搭建41-43
• 3.4 控制仿真與結(jié)果分析43-49
• 3.4.1 仿真環(huán)境設(shè)置與仿真參數(shù)43-44
• 3.4.2 懸停控制研究44-47
• 3.4.3 軌跡跟蹤研究47-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第4章 基于反步設(shè)計法的四旋翼無人直升機控制研究50-64
• 4.1 LYAPUNOV 穩(wěn)定性理論50-51
• 4.2 反步設(shè)計法及其穩(wěn)定性證明51-55
• 4.3 基于反步設(shè)計法的控制器設(shè)計55-59
• 4.3.1 姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計56-57
• 4.3.2 位置控制系統(tǒng)設(shè)計57-59
• 4.4 控制仿真與結(jié)果分析59-63
• 4.4.1 懸�？刂蒲芯�59-62
• 4.4.2 軌跡跟蹤研究62-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-66
• 參考文獻66-69
• 致謝69-70
• 攻讀碩士期間發(fā)表（含錄用）的學(xué)術(shù)論文70

【參考文獻】

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本文編號：448730