發(fā)布時(shí)間：2017-10-01 20:09

  本文關(guān)鍵詞：基于負(fù)載下四旋翼飛行器控制方法的研究

  更多相關(guān)文章： 四旋翼飛行器 經(jīng)典PID控制 負(fù)載 串級(jí)PID控制

【摘要】：小型四旋翼無人機(jī)飛行器是一種具有兩對(duì)相互垂直分布的螺旋槳所組成的飛行器,它通過四個(gè)旋翼不同的轉(zhuǎn)速借以改變其升力,最終實(shí)現(xiàn)飛行器在上下、前后、左右的六個(gè)方向上飛行的效果。由于相比于固定翼飛行器,四旋翼飛行器具有小巧,便攜的特點(diǎn)并且可以完成懸停,盤旋等復(fù)雜的飛行任務(wù),所以近年來,國內(nèi)外的科研學(xué)者都在致力于四旋翼飛行器的研究,雖然已經(jīng)取得了多方面的突破,但是仍有許多難點(diǎn)尚未解決。本論文針對(duì)眾多難點(diǎn)中較為突出的問題即四旋翼飛行器在負(fù)載下的平穩(wěn)飛行進(jìn)行研究,并開展工作。在論文中,首先介紹了四旋翼飛行器的應(yīng)用場(chǎng)景,研究本課題的重要意義以及近年來國內(nèi)外在相關(guān)領(lǐng)域取得的成果。接下來對(duì)四旋翼飛行器進(jìn)行了數(shù)學(xué)模型和電機(jī)模型的建模及分析。在以上模型的基礎(chǔ)上,分別采用經(jīng)典PID控制、基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制以及串級(jí)PID控制作為控制方法對(duì)四旋翼飛行器系統(tǒng)進(jìn)行控制方法的效果對(duì)比。在效果對(duì)比實(shí)驗(yàn)方面,根據(jù)所建立的模型并結(jié)合以上三種控制方法,利用Matlab/Simulink進(jìn)行仿真并給出了相應(yīng)的仿真結(jié)果,并對(duì)該結(jié)果進(jìn)行分析,最終選擇串級(jí)PID控制作為負(fù)載下實(shí)物飛行時(shí)的控制算法。其次,為了更好的進(jìn)行實(shí)物飛行的實(shí)驗(yàn),搭建了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),其中四旋翼飛行器主要由電機(jī)、電調(diào)、螺旋槳、飛控板以及遙控器等部分組成,而檢測(cè)模塊主要由加速度計(jì)、電子羅盤、陀螺儀、氣壓計(jì)等多種傳感器組成,通過各個(gè)傳感器的相互配合,使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確,提高了實(shí)驗(yàn)的精度。最后,本論文以以上實(shí)驗(yàn)分析及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為基礎(chǔ),對(duì)四旋翼飛行器進(jìn)行了實(shí)物負(fù)載下的懸停飛行實(shí)驗(yàn),采用遙控的方式分別對(duì)經(jīng)典PID控制和串級(jí)PID控制下四旋翼飛行器進(jìn)行測(cè)試,最終實(shí)驗(yàn)表明,在四旋翼飛行器下方掛有負(fù)載這一比較苛刻的實(shí)驗(yàn)條件下,串級(jí)PID控制下的飛行效果十分優(yōu)異。
【關(guān)鍵詞】：四旋翼飛行器 經(jīng)典PID控制 負(fù)載 串級(jí)PID控制
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題的背景及意義10
• 1.2 四旋翼飛行器的發(fā)展現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 四旋翼飛行器的關(guān)鍵技術(shù)15-16
• 1.4 本文主要內(nèi)容16-17
• 1.5 本章小結(jié)17-18
• 第2章 四旋翼飛行器飛行原理介紹及數(shù)學(xué)模型分析18-26
• 2.1 四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)及飛行原理18-20
• 2.1.1 四旋翼飛行器的機(jī)體組成18-19
• 2.1.2 四旋翼飛行器的飛行原理19-20
• 2.2 四旋翼飛行器的數(shù)學(xué)模型20-25
• 2.2.1 線性運(yùn)動(dòng)方程22-23
• 2.2.2 角運(yùn)動(dòng)方程23-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第3章 四旋翼飛行器姿態(tài)控制方法的研究26-38
• 3.1 經(jīng)典PID控制26-29
• 3.1.1 經(jīng)典PID控制原理26-27
• 3.1.2 經(jīng)典PID控制器的設(shè)計(jì)27-28
• 3.1.3 經(jīng)典PID控制下的仿真實(shí)驗(yàn)28-29
• 3.2 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制29-33
• 3.2.1 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制原理29-31
• 3.2.2 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的設(shè)計(jì)31
• 3.2.3 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制下的仿真實(shí)驗(yàn)31-33
• 3.3 串級(jí)PID控制器的設(shè)計(jì)33-37
• 3.3.1 串級(jí)PID控制原理33-34
• 3.3.2 串級(jí)PID控制器的設(shè)計(jì)34
• 3.3.3 串級(jí)PID控制下的仿真實(shí)驗(yàn)34-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 四旋翼飛行器飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)38-48
• 4.1 四旋翼飛行器系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)38-42
• 4.1.1 主控芯片39-40
• 4.1.2 姿態(tài)檢測(cè)單元40-42
• 4.1.3 外圍部分42
• 4.2 四旋翼飛行器系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)42-46
• 4.2.1 四旋翼飛行器飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)42-45
• 4.2.2 四旋翼飛行器控制算法流程設(shè)計(jì)45-46
• 4.3 本章小結(jié)46-48
• 第5章 實(shí)驗(yàn)飛行結(jié)果與分析48-58
• 5.1 實(shí)驗(yàn)前假設(shè)48-49
• 5.2 經(jīng)典PID控制四旋翼飛行器姿態(tài)49-52
• 5.2.1 經(jīng)典PID控制下無負(fù)載49-50
• 5.2.2 經(jīng)典PID控制下單邊負(fù)載50-52
• 5.3 串級(jí)PID控制四旋翼飛行器姿態(tài)52-57
• 5.3.1 串級(jí)PID控制下無負(fù)載52-53
• 5.3.2 串級(jí)PID控制下單邊負(fù)載53-55
• 5.3.3 串級(jí)PID控制下雙邊負(fù)載55-57
• 5.4 本章小結(jié)57-58
• 第6章 總結(jié)與展望58-60
• 6.1 本文主要工作的總結(jié)58
• 6.2 今后工作的展望58-60
• 參考文獻(xiàn)60-66
• 作者簡(jiǎn)介66-68
• 致謝68

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 董良新;;模糊PID在無人機(jī)飛行控制中的應(yīng)用研究[J];自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用;2015年08期

2 尤元;李聞先;;四旋翼無人機(jī)設(shè)計(jì)與滑�？刂品抡鎇J];現(xiàn)代電子技術(shù);2015年15期

3 林旭梅;王嬋;;四旋翼飛行器的自適應(yīng)魯棒滑模控制器設(shè)計(jì)[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2015年07期

4 黃龍;劉子龍;;四旋翼無人飛行器設(shè)計(jì)與姿態(tài)控制算法研究[J];信息技術(shù);2015年06期

5 曹歡;恒慶海;;四旋翼姿態(tài)軌跡跟蹤的滑模魯棒自適應(yīng)控制[J];北京信息科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年02期

6 楚仕彬;袁亮;;小型四旋翼無人機(jī)姿態(tài)測(cè)量仿真研究[J];計(jì)算機(jī)仿真;2015年02期

7 周進(jìn);張東升;梅雪松;李澤州;;基于虛擬樣機(jī)技術(shù)傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器聯(lián)合仿真[J];計(jì)算機(jī)仿真;2015年01期

8 王史春;;四旋翼飛行器力學(xué)模型與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];中北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年02期

9 陳海濱;殳國華;;四旋翼飛行器的設(shè)計(jì)[J];實(shí)驗(yàn)室研究與探索;2013年03期

10 吳成富;劉小齊;馬松輝;;四旋翼無人機(jī)建模及其四元數(shù)控制律設(shè)計(jì)[J];飛行力學(xué);2013年02期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張洪濤;四旋翼微型飛行器位姿及控制策略的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

2 劉曉杰;基于視覺的微小型四旋翼飛行器位姿估計(jì)研究與實(shí)現(xiàn)[D];吉林大學(xué);2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄭健;基于無模型自適應(yīng)控制方法的四旋翼飛行器姿態(tài)調(diào)整[D];北京交通大學(xué);2015年

2 王志鵬;四旋翼穩(wěn)定控制算法及其一致性編隊(duì)控制的研究[D];北京理工大學(xué);2015年

3 崔江東;小型四旋翼無人直升機(jī)飛行控制系統(tǒng)研究與開發(fā)[D];新疆大學(xué);2014年

4 陳新泉;四旋翼無人機(jī)飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D];南昌航空大學(xué);2014年

5 許云清;四旋翼飛行器飛行控制研究[D];廈門大學(xué);2014年

6 國倩倩;微型四旋翼飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及控制方法研究[D];吉林大學(xué);2013年

7 凌金福;四旋翼飛行器飛行控制算法的研究[D];南昌大學(xué);2013年

8 喬維維;四旋翼飛行器飛行控制系統(tǒng)研究與仿真[D];中北大學(xué);2012年

9 劉麗麗;四旋翼飛行仿真器的建模及控制方法的研究[D];中南大學(xué);2009年

10 聶博文;微小型四旋翼無人直升機(jī)建模及控制方法研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

，

本文編號(hào)：955408