四旋翼無(wú)人機(jī)因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便和造價(jià)成本低等特點(diǎn)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于軍民用領(lǐng)域,為了增強(qiáng)無(wú)人機(jī)執(zhí)行任務(wù)的能力,以四旋翼無(wú)人機(jī)為平臺(tái)的編隊(duì)控制成為研究熱點(diǎn)之一。復(fù)雜電磁環(huán)境下,無(wú)人機(jī)編隊(duì)容易受干擾,增強(qiáng)無(wú)人機(jī)編隊(duì)的抗干擾能力成為亟待解決的問(wèn)題。本文對(duì)四旋翼無(wú)人機(jī)編隊(duì)的抗干擾問(wèn)題開(kāi)展研究,設(shè)計(jì)出一種基于雙模式切換的四旋翼無(wú)人機(jī)編隊(duì)可抗干擾控制方法。針對(duì)無(wú)人機(jī)編隊(duì)受干擾前后的控制問(wèn)題,分別設(shè)計(jì)了基于信息交互的一致性編隊(duì)控制方法和基于協(xié)同航跡規(guī)劃和跟蹤的編隊(duì)控制方法。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,對(duì)四旋翼無(wú)人機(jī)編隊(duì)的抗干擾問(wèn)題進(jìn)行了分析,給出了基于雙模式切換的無(wú)人機(jī)編隊(duì)抗干擾控制設(shè)計(jì)方案。根據(jù)干擾對(duì)編隊(duì)無(wú)人機(jī)之間通信的影響,將無(wú)人機(jī)編隊(duì)的受干擾過(guò)程分為受干擾前、干擾過(guò)程中和干擾解除三個(gè)階段。針對(duì)干擾前和干擾解除后,無(wú)人機(jī)之間通信正常的情況,提出編隊(duì)控制模式1——基于無(wú)人機(jī)之間信息交互的無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制模式的設(shè)計(jì)思想;針對(duì)受干擾過(guò)程中,無(wú)人機(jī)之間通信中斷的情況,提出編隊(duì)控制模式2——基于協(xié)同航跡規(guī)劃和跟蹤的無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制模式的設(shè)計(jì)思想。對(duì)雙模式之間的切換過(guò)程進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)了雙模式切換機(jī)制。針對(duì)編隊(duì)控制模式1,設(shè)計(jì)了基于一致性理論的四旋翼無(wú)人機(jī)編隊(duì)保持控制。建立了四旋翼無(wú)人機(jī)編隊(duì)的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)了無(wú)人機(jī)之間的通信拓?fù)?分析了無(wú)人機(jī)編隊(duì)的一致性問(wèn)題,給出了一致性變量;采用虛擬結(jié)構(gòu)法給出了四旋翼無(wú)人機(jī)編隊(duì)在有領(lǐng)航者情況下的編隊(duì)保持控制協(xié)議,并給出了控制協(xié)議的穩(wěn)定性證明。針對(duì)編隊(duì)控制模式2,設(shè)計(jì)了基于協(xié)同航跡規(guī)劃的四旋翼無(wú)人機(jī)編隊(duì)保持控制。對(duì)協(xié)同航跡規(guī)劃和航跡跟蹤問(wèn)題進(jìn)行分析,給出了基于協(xié)同航跡規(guī)劃的四旋翼無(wú)人機(jī)編隊(duì)保持控制方案。采用柵格圖法建立了無(wú)人機(jī)的飛行環(huán)境,運(yùn)用蟻群算法進(jìn)行路徑搜索,規(guī)劃了無(wú)人機(jī)編隊(duì)的參考航跡,根據(jù)參考航跡和協(xié)同變量,規(guī)劃了無(wú)人機(jī)編隊(duì)的協(xié)同航跡�？紤]無(wú)人機(jī)跟蹤航線飛行過(guò)程中受外界干擾問(wèn)題,采用滑�？刂品椒�,設(shè)計(jì)了四旋翼無(wú)人機(jī)的位置和姿態(tài)跟蹤控制器。最后,針對(duì)兩種編隊(duì)控制模式分別進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。仿真結(jié)果驗(yàn)證了兩種編隊(duì)控制模式的合理性和有效性。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：V279;V249.1
【部分圖文】：

南京航空航天大學(xué)全日制專(zhuān)業(yè)碩士學(xué)位論文數(shù)據(jù)，使得飛控變得更加小型化。2013 年 1 月中國(guó)大疆創(chuàng)新公司（DJI）推出精靈（Phantom）四旋翼無(wú)人機(jī)，如圖 1.9 所示，該無(wú)人機(jī)控制簡(jiǎn)單、抗風(fēng)性好，內(nèi)置的 GPS 導(dǎo)航功能使得無(wú)人機(jī)可以在戶(hù)外大范圍飛行。另外，其研發(fā)設(shè)計(jì)的高精度消抖云臺(tái)、IOSD 黑匣子以及圖傳系統(tǒng)，使得四旋翼無(wú)人機(jī)成為“會(huì)飛的相機(jī)”。

該無(wú)人機(jī)控制簡(jiǎn)單、抗風(fēng)性好，內(nèi)置的 GP。另外，其研發(fā)設(shè)計(jì)的高精度消抖云臺(tái)、IOSD 黑會(huì)飛的相機(jī)”。 AR.Drone 圖 1. 9 大疆 P研究則更多關(guān)注飛行控制技術(shù)。2012 年 2 月，美 上進(jìn)行了四旋翼無(wú)人機(jī)發(fā)展史上里程碑式的演講的靈活性以及編隊(duì)協(xié)作能力[10]。

可抗干擾四旋翼無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制方法研究（2）目標(biāo)搜尋：多旋翼無(wú)人機(jī)能夠參與搜尋任務(wù)，首先對(duì)無(wú)人機(jī)的目標(biāo)識(shí)別和跟蹤能力要求較高；其次是信息傳輸能力，無(wú)人機(jī)進(jìn)行搜索的環(huán)境可能比較惡劣，保障實(shí)時(shí)高效的信息反饋，需要一定的技術(shù)手段。圖 1.13 所示為四旋翼無(wú)人機(jī)參與協(xié)助搜索任務(wù)。（3）運(yùn)送物流：用多旋翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行物流運(yùn)送，能夠極大的提高運(yùn)送效率，但對(duì)無(wú)人機(jī)的自主飛行能力要求較高，針對(duì)飛行過(guò)程中可能遇到的突發(fā)狀況，要求無(wú)人機(jī)能夠做出自主規(guī)避、安全返回或其他“智能”應(yīng)對(duì)措施，保障物流安全。圖 1.14 為京東物流無(wú)人機(jī)在印尼完成首飛。

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本文編號(hào)：2813670