本文關(guān)鍵詞：基于Adaptive MRSMC多旋翼無人機(jī)自主飛行控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：四旋翼無人機(jī)是一種性能優(yōu)良并能實現(xiàn)垂直起降的飛行器,相比于傳統(tǒng)無人機(jī),具有體積小,靈活性強(qiáng)等特點,可廣泛應(yīng)用于航拍攝影、智能交通、植物保護(hù)等多個領(lǐng)域。本文以設(shè)計一種應(yīng)用于植物保護(hù)領(lǐng)域的四旋翼無人機(jī)為課題,研究了無人機(jī)硬件系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)、動力學(xué)模型以及其各子系統(tǒng)的控制器設(shè)計,主要研究步驟如下：1、針對應(yīng)用于植物保護(hù)領(lǐng)域的四旋翼無人機(jī)的具體設(shè)計要求,從負(fù)載能力、續(xù)航時長等角度出發(fā),對無人機(jī)的機(jī)體進(jìn)行設(shè)計。在機(jī)體設(shè)計完成基礎(chǔ)上,具體討論了各傳感器和無線通信模塊的選型。最后,根據(jù)各飛行模式在自主飛行情況下的不同分工,搭建了整個飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計框架。2、根據(jù)多旋翼無人機(jī)飛行原理,結(jié)合動力學(xué)理論,建立了無人機(jī)的數(shù)學(xué)模型,并對得到的模型進(jìn)行簡化處理。在建模完成基礎(chǔ)上,分別對姿態(tài)、速度、位置、高度系統(tǒng)的控制器進(jìn)行設(shè)計,并規(guī)劃了無人機(jī)作業(yè)時的自主飛行軌跡。控制器主要采用了Adaptive MRSMC (Model Reference Sliding Mode Control, MRSMC)控制理論進(jìn)行設(shè)計。3、對設(shè)計的四旋翼無人植保機(jī)進(jìn)行室外飛行實驗,分析實驗結(jié)果可知,所設(shè)計的無人機(jī)具有較好的飛行效果,符合植物保護(hù)領(lǐng)域的基本要求,從而證明了本課題關(guān)于自主飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計方案具有一定的實現(xiàn)意義。
【關(guān)鍵詞】：四旋翼無人機(jī) 植物保護(hù) 機(jī)體設(shè)計 自主飛行控制系統(tǒng) AdaptiveMRSMC
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V279;V249.1
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-8
• 第一章 引言8-15
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 多旋翼無人機(jī)研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 多旋翼無人機(jī)控制方法綜述12-13
• 1.4 課題研究的主要內(nèi)容13-15
• 第二章 四旋翼植保機(jī)系統(tǒng)方案設(shè)計15-33
• 2.1 需求分析15-16
• 2.2 機(jī)體設(shè)計16-21
• 2.2.1 動力系統(tǒng)選型16-18
• 2.2.2 槳葉尺寸選型18
• 2.2.3 機(jī)身材料及尺寸選型18
• 2.2.4 供電電池選型18-20
• 2.2.5 噴頭選型20
• 2.2.6 機(jī)體具體實現(xiàn)20-21
• 2.3 嵌入式系統(tǒng)描述21-27
• 2.3.1 嵌入式系統(tǒng)硬件選型23-27
• 2.4 飛行控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計27-31
• 2.4.1 四旋翼無人機(jī)飛行原理27-29
• 2.4.2 坐標(biāo)系建立29-30
• 2.4.3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 第三章 四旋翼無人機(jī)建模33-49
• 3.1 動力學(xué)結(jié)構(gòu)33-34
• 3.2 平移運動系統(tǒng)分析34-36
• 3.3 旋轉(zhuǎn)運動系統(tǒng)分析36-39
• 3.4 模型簡化39-48
• 3.4.1 俯仰角、橫滾角模型40-42
• 3.4.2 偏航模型42-43
• 3.4.3 速度模型43-46
• 3.4.4 位置模型46
• 3.4.5 高度模型46-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第四章 Adaptive MRSMC控制器設(shè)計49-65
• 4.1 滑�？刂评碚�49-51
• 4.2 四旋翼無人機(jī)控制器設(shè)計51-62
• 4.2.1 增穩(wěn)控制器設(shè)計51-52
• 4.2.2 俯仰、滾轉(zhuǎn)控制器設(shè)計52-57
• 4.2.3 偏航控制器設(shè)計57-58
• 4.2.4 速度控制58-60
• 4.2.5 位置控制60
• 4.2.6 高度控制60-62
• 4.3 自主飛行軌跡生成方案62-64
• 4.3.1 地面站軌跡生成方案62-63
• 4.3.2 自主學(xué)習(xí)路徑生成方案63-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第五章 實驗結(jié)果及分析65-72
• 5.1 地面站系統(tǒng)65-66
• 5.2 姿態(tài)飛行實驗66-67
• 5.2.1 俯仰、滾轉(zhuǎn)飛行實驗66-67
• 5.2.2 偏航飛行實驗67
• 5.3 速度飛行實驗67-68
• 5.4 位置飛行實驗68
• 5.5 高度飛行實驗68-69
• 5.6 路點與軌跡生成飛行實驗69-71
• 5.7 本章小結(jié)71-72
• 第六章 全文總結(jié)及工作展望72-74
• 6.1 全文總結(jié)72-73
• 6.2 工作展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78-79
• 攻讀碩士期間完成的科研情況79
• 個人簡歷79
• 碩士期間發(fā)表論文情況79
• 碩士期間競賽獲獎情況79

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本文編號：555407