四旋翼無人機具有體積小和垂直起降等諸多優(yōu)點,能夠在室內、城市等復雜環(huán)境中進行定點懸停、目標跟蹤等多種方式的飛行,廣泛用于航拍、搜救、巡視等任務。隨著機器人技術的崛起,高性能傳感器、新型材料、嵌入式設備等技術的出現(xiàn),也加速了四旋翼無人機行業(yè)的發(fā)展。利用先進的控制方法和傳感器提高四旋翼無人機的性能,可以代替人工操作實現(xiàn)自主飛行。本文主要研究了四旋翼無人機基于視覺伺服的自主飛行控制問題,以攝像頭作為主要傳感器,對四旋翼進行定點懸停和地面移動目標追蹤兩個飛行任務的控制。視覺伺服控制最主要的問題是圖像深度,同時四旋翼本身具有的動力學特性也給基于視覺伺服的控制帶來了困難。針對這些問題,本文研究了四旋翼無人機以機載相機作為主要傳感器時基于視覺伺服的控制問題,主要研究內容和創(chuàng)新點可以總結為以下三個方面:首先,本文定義了虛擬相機坐標系,生成了虛擬圖像坐標系,基于圖像的視覺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,使得地面目標具有相同的深度值。通過透視投影和設定適當?shù)膱D像矩特征來推導出四旋翼無人機的視覺伺服模型,用于實現(xiàn)基于視覺伺服的四旋翼無人機自主飛行控制。其次,針對四旋翼無人機基于視...

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學位級別】：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 視覺伺服控制研究現(xiàn)狀
    1.3 基于視覺伺服的四旋翼控制方法概述
    1.4 論文的結構安排
第2章 四旋翼無人機基于視覺伺服的建模
    2.1 四旋翼無人機工作原理
    2.2 四旋翼無人機的數(shù)學建模
        2.2.1 坐標系建立
        2.2.2 坐標系間轉換
        2.2.3 四旋翼運動學和動力學模型
    2.3 四旋翼無人機的視覺伺服建模
        2.3.1 虛擬相機坐標系建立
        2.3.2 圖像矩特征
        2.3.3 四旋翼的視覺伺服模型
    2.4 本章小結
第3章 四旋翼無人機基于視覺伺服的有限時間定點懸停
    3.1 問題描述
    3.2 四旋翼無人機姿態(tài)控制器設計
        3.2.1 非奇異快速終端滑模
        3.2.2 控制器設計
    3.3 四旋翼無人機位置控制器設計
        3.3.1 非奇異快速終端滑模
        3.3.2 控制器設計
    3.4 仿真算例
    3.5 本章小結
第4章 四旋翼無人機基于視覺伺服的地面移動目標追蹤
    4.1 問題描述
    4.2 目標跟蹤控制器
    4.3 仿真算例
    4.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果
致謝



本文編號：3869463