四旋翼無人機(jī)又稱四旋翼、四轉(zhuǎn)子,是一種多軸飛行器。通過4個旋翼提供的推力使無人機(jī)升空或維持姿態(tài),實(shí)現(xiàn)懸停和飛行。因4個旋翼大小相同,分布位置接近對稱,四旋翼無人機(jī)僅僅通過調(diào)整不同旋翼之間的相對速度來調(diào)節(jié)不同位置的推力,并克服每個旋翼之間的反扭力矩,就可以控制飛機(jī)維持姿態(tài)或完成各種機(jī)動飛行。針對四旋翼無人機(jī)姿態(tài)控制,常用方法為PID控制,但PID控制存在超調(diào)量大或擾動抑制不明顯等缺陷。為此,本文采用自抗擾控制完成了如下幾種姿態(tài)控制算法的研究:1.針對非線性自抗擾控制的控制參數(shù)多且不能自整定的缺陷,為進(jìn)一步提高控制的有效性和精度,在結(jié)合四旋翼無人機(jī)自身特性的基礎(chǔ)上,本文提出一種附加慣性項(xiàng)人群搜索算法與自抗擾控制結(jié)合的姿態(tài)控制算法。對搜索步長和方向的慣性系數(shù)的選取方法進(jìn)行修改,來實(shí)現(xiàn)四旋翼無人機(jī)在受干擾情況下飛行過程的姿態(tài)控制。仿真結(jié)果表明:該方法與人群搜索算法優(yōu)化自抗擾控制和自抗擾控制相比,提高了控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)、抗擾性和魯棒性,從而對于提高四旋翼無人機(jī)的姿態(tài)控制具有良好的參考價值;2.四旋翼無人機(jī)易受到非線性和不確定性因素干擾等原因的影響,使得姿態(tài)的穩(wěn)定控制成為難點(diǎn)。為解決由線性控制帶... 

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)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 國內(nèi)外研究狀況
    1.3 四旋翼無人機(jī)姿態(tài)控制技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.3.1 PID控制
        1.3.2 滑模控制
        1.3.3 魯棒控制
        1.3.4 自適應(yīng)控制
        1.3.5 自抗擾控制
    1.4 本文的課題來源、組織結(jié)構(gòu)和創(chuàng)新點(diǎn)
        1.4.1 本文的課題來源
        1.4.2 本文的組織結(jié)構(gòu)
        1.4.3 本文的創(chuàng)新點(diǎn)
第2章 四旋翼無人機(jī)的飛行原理和數(shù)學(xué)建模
    2.1 引言
    2.2 四旋翼無人機(jī)的系統(tǒng)組成和飛行原理
        2.2.1 四旋翼無人機(jī)的系統(tǒng)組成
        2.2.2 四旋翼無人機(jī)的飛行原理
    2.3 四旋翼無人機(jī)的數(shù)學(xué)建模
        2.3.1 四旋翼無人機(jī)的線運(yùn)動方程
        2.3.2 四旋翼無人機(jī)的角運(yùn)動方程
        2.3.3 四旋翼無人機(jī)的非線性動力學(xué)方程
    2.4 本章小結(jié)
第3章 自抗擾控制概述
    3.1 引言
    3.2 自抗擾控制概述
    3.3 非線性自抗擾控制
        3.3.1 非線性自抗擾控制器概述
        3.3.2 非線性自抗擾核心算法
    3.4 線性自抗擾控制
        3.4.1 線性自抗擾控制器概述
        3.4.2 線性自抗擾控制核心算法
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于附加慣性項(xiàng)人群搜索算法的四旋翼無人機(jī)姿態(tài)控制
    4.1 引言
    4.2 附加慣性項(xiàng)人群搜索算法改進(jìn)自抗擾控制器
        4.2.1 附加慣性項(xiàng)人群搜索算法自整定原理
        4.2.2 附加慣性項(xiàng)的人群搜索算法
    4.3 基于附加慣性項(xiàng)人群搜搜算法的四旋翼無人機(jī)飛行姿態(tài)仿真實(shí)驗(yàn)
        4.3.1 控制器整體性能實(shí)驗(yàn)
        4.3.2 不確定情況下的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 四旋翼無人機(jī)姿態(tài)非線性控制
    5.1 引言
    5.2 四旋翼無人機(jī)簡化動力學(xué)模型
    5.3 四旋翼無人機(jī)姿態(tài)非線性控制方法
        5.3.1 控制結(jié)構(gòu)設(shè)計
        5.3.2 位置控制律設(shè)計
        5.3.3 姿態(tài)角控制律設(shè)計
        5.3.4 跟蹤-微分觀測器設(shè)計
    5.4 四旋翼無人機(jī)姿態(tài)非線性控制的仿真實(shí)驗(yàn)
        5.4.1 內(nèi)環(huán)控制實(shí)驗(yàn)
        5.4.2 外環(huán)控制實(shí)驗(yàn)
        5.4.3 飛行過程模擬實(shí)驗(yàn)
    5.5 本章小結(jié)
第6章 四旋翼無人機(jī)滑模自抗擾控姿態(tài)控制
    6.1 引言
    6.2 四旋翼無人機(jī)改進(jìn)簡化動力學(xué)模型
    6.3 滑模自抗擾控制
        6.3.1 擴(kuò)張狀態(tài)觀測器及姿態(tài)控制器設(shè)計
        6.3.2 姿態(tài)控制器穩(wěn)定性證明
        6.3.3 跟蹤-微分觀測器設(shè)計
    6.4 四旋翼無人機(jī)滑模自抗擾控制仿真實(shí)驗(yàn)
    6.5 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 論文工作總結(jié)
    7.2 未來工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間參與的課題研究及取得的科研成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]基于附加慣性項(xiàng)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的四旋翼無人機(jī)姿態(tài)控制研究[J]. 鐘海鑫,丘森輝,羅曉曙,唐堂,楊力,趙帥.  廣西師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(02)
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[7]基于改進(jìn)精英蟻群系統(tǒng)算法的四旋翼無人機(jī)姿態(tài)控制研究[J]. 鐘海鑫,羅曉曙,趙帥,楊力,唐堂.  廣西師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(04)
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博士論文
[1]四旋翼飛行機(jī)器人高性能軌跡生成與抗擾追蹤控制技術(shù)研究[D]. 董偉.上海交通大學(xué) 2015

碩士論文
[1]四旋翼無人機(jī)非線性控制研究[D]. 賀海鵬.東南大學(xué) 2015
[2]基于STM32的四旋翼飛行器的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D]. 江哲.華東理工大學(xué) 2015
[3]一種四旋翼無人機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)研究[D]. 姜成平.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[4]微型四旋翼飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計及控制方法研究[D]. 國倩倩.吉林大學(xué) 2013
[5]微型四旋翼無人機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D]. 郭曉鴻.南京航空航天大學(xué) 2012
[6]四旋翼碟形飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計及控制方法研究[D]. 王俊生.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2007
[7]微小型四旋翼無人直升機(jī)建模及控制方法研究[D]. 聶博文.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006
[8]基于動態(tài)逆方法的飛行控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真[D]. 杜金剛.西北工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號：3681375