四旋翼無(wú)人機(jī)具有體積小和垂直起降等諸多優(yōu)點(diǎn),能夠在室內(nèi)、城市等復(fù)雜環(huán)境中進(jìn)行定點(diǎn)懸停、目標(biāo)跟蹤等多種方式的飛行,廣泛用于航拍、搜救、巡視等任務(wù)。隨著機(jī)器人技術(shù)的崛起,高性能傳感器、新型材料、嵌入式設(shè)備等技術(shù)的出現(xiàn),也加速了四旋翼無(wú)人機(jī)行業(yè)的發(fā)展。利用先進(jìn)的控制方法和傳感器提高四旋翼無(wú)人機(jī)的性能,可以代替人工操作實(shí)現(xiàn)自主飛行。本文主要研究了四旋翼無(wú)人機(jī)基于視覺(jué)伺服的自主飛行控制問(wèn)題,以攝像頭作為主要傳感器,對(duì)四旋翼進(jìn)行定點(diǎn)懸停和地面移動(dòng)目標(biāo)追蹤兩個(gè)飛行任務(wù)的控制。視覺(jué)伺服控制最主要的問(wèn)題是圖像深度,同時(shí)四旋翼本身具有的動(dòng)力學(xué)特性也給基于視覺(jué)伺服的控制帶來(lái)了困難。針對(duì)這些問(wèn)題,本文研究了四旋翼無(wú)人機(jī)以機(jī)載相機(jī)作為主要傳感器時(shí)基于視覺(jué)伺服的控制問(wèn)題,主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)可以總結(jié)為以下三個(gè)方面:首先,本文定義了虛擬相機(jī)坐標(biāo)系,生成了虛擬圖像坐標(biāo)系,基于圖像的視覺(jué)伺服控制都將在該平面上處理。虛擬圖像平面始終平行于水平地面,使得地面目標(biāo)具有相同的深度值。通過(guò)透視投影和設(shè)定適當(dāng)?shù)膱D像矩特征來(lái)推導(dǎo)出四旋翼無(wú)人機(jī)的視覺(jué)伺服模型,用于實(shí)現(xiàn)基于視覺(jué)伺服的四旋翼無(wú)人機(jī)自主飛行控制。其次,針對(duì)四旋翼無(wú)人機(jī)基于視...

【文章頁(yè)數(shù)】：59 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 視覺(jué)伺服控制研究現(xiàn)狀
    1.3 基于視覺(jué)伺服的四旋翼控制方法概述
    1.4 論文的結(jié)構(gòu)安排
第2章 四旋翼無(wú)人機(jī)基于視覺(jué)伺服的建模
    2.1 四旋翼無(wú)人機(jī)工作原理
    2.2 四旋翼無(wú)人機(jī)的數(shù)學(xué)建模
        2.2.1 坐標(biāo)系建立
        2.2.2 坐標(biāo)系間轉(zhuǎn)換
        2.2.3 四旋翼運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型
    2.3 四旋翼無(wú)人機(jī)的視覺(jué)伺服建模
        2.3.1 虛擬相機(jī)坐標(biāo)系建立
        2.3.2 圖像矩特征
        2.3.3 四旋翼的視覺(jué)伺服模型
    2.4 本章小結(jié)
第3章 四旋翼無(wú)人機(jī)基于視覺(jué)伺服的有限時(shí)間定點(diǎn)懸停
    3.1 問(wèn)題描述
    3.2 四旋翼無(wú)人機(jī)姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)
        3.2.1 非奇異快速終端滑模
        3.2.2 控制器設(shè)計(jì)
    3.3 四旋翼無(wú)人機(jī)位置控制器設(shè)計(jì)
        3.3.1 非奇異快速終端滑模
        3.3.2 控制器設(shè)計(jì)
    3.4 仿真算例
    3.5 本章小結(jié)
第4章 四旋翼無(wú)人機(jī)基于視覺(jué)伺服的地面移動(dòng)目標(biāo)追蹤
    4.1 問(wèn)題描述
    4.2 目標(biāo)跟蹤控制器
    4.3 仿真算例
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝



本文編號(hào)：3869463