四旋翼飞行器飞行控制算法的研究

发布时间：2020-05-05 10:06

【摘要】：随着航天技术的不断发展和成熟,四旋翼飞行器以其低成本、高性能、独特构造和飞行方式等特点,被广泛应用于军事和民用领域。本文在综述四旋翼飞行器的发展现状、研究热点和控制方法的基础上,以飞行控制算法为研究主题,重点研究了四旋翼飞行器的动力学建模,设计了三种飞行控制算法,并通过数字仿真实验,验证所提出算法的正确性和有效性。 本文研究的主要内容和成果包括： 1、非线性数学模型建立：在介绍四旋翼飞行器的机械结构和控制原理的基础上,选取系统的关键受力和力矩,从运动学和动力学两个角度详细推导系统非线性模型,并在假设条件下进行简化。 2、基于PID算法的四旋翼飞行器控制：采用PID算法对系统的内环(姿态环)和外环(位置环)控制器进行设计。仿真实验结果表明飞行器系统能够准确到达目标位置并保持稳定悬停。 3、基于Backstepping的四旋翼飞行器控制：针对系统的欠驱动,采用基于Lyapunov稳定判据的Backstepping法设计四旋翼飞行器的飞行控制系统,并通过仿真实验验证其有效性。结果表明,在稳定时间和到达期望位置方面优于经典PID控制。4、基于自适应Backstepping法的四旋翼飞行器控制：为贴近实际飞行环境,解决系统飞行过程中的不确定性,提出了自适应反步法,并进行抗干扰仿真实验。结果表明系统具有良好鲁棒性。本文建立了系统的非线性数学模型,设计了三种飞行控制算法,为四旋翼飞行器的未来研究提供了重要的理论基础。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：V249.1

【参考文献】

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本文编号：2649950