基于自抗扰控制和混合电源技术的四旋翼飞行器研究

发布时间：2020-07-13 21:39

【摘要】：近些年来,无人机已经在人民的生活中发挥着越来越重要的作用。小型四旋翼飞行器由于其结构简单、机动性能好、制造成本低廉,更被广泛应用于侦察、航拍等军用和民用邻域。但是飞行器在执行任务时不能长时间飞行,现在的飞行器携带的电池一般只能满足几十分钟,就需要补充电能,限制了其发展。研究利用混合电源(超级电容和蓄电池)作为飞行器能量的来源,首次在飞行器电池管理系统中加入混合电源管理策略,智能分配混合电源的出力分配,既可以提高飞行器的控制性能,又能提高飞行器的可靠性与安全性,满足飞行器瞬间需要较大能量的需求,减少功率波动对电池的冲击。把四旋翼与固定翼进行比较,控制的难度大的多,四旋翼由于其动力系统的特殊性、飞行方向的灵活多变,不像固定翼,需要进行转向的固定操作,控制需要设计多变量的飞行器的飞控系统。飞行的过程不经要考虑位置和方向的控制,还要对四个旋翼、高度以及各种干扰进行设计,基于串级PID控制器设计四旋翼飞行器的控制系统,对设计的PID控制系统仿真,验证设计控制方法的有效性,改进传统的PID控制,对自抗扰控制器的基本原理进行了深入分析;自抗扰控制技术由三个主要的环节组成:跟踪微分器,扩张状态观测器,以及基于扩张状态观测器的反馈控制。通过设计的蜂鸟平台对设计的控制方法进行了仿真和实验,控制系统在受到外部干扰后,能够对控制参数重新整定达到自抗扰的控制效果。鉴于四旋翼飞行器的控制特点,如何提高复杂工况下控制的稳定性、抗干扰性和遥控精度,保证结构小型化、强的攀升能力、能量供给更加安全可靠、高飞行性能及稳定性,具有较大的研究意义。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V279;V249.1
【图文】：

飞行器的螺旋桨的升力系数，与螺旋桨个比较好的方程，可以模拟飞行器飞行过ulink 环境下运用其动力学模型搭建仿真器原理分析行过程需要 4 个电机提供动力源进行支械结构相对简单，没有类似于四驱汽车字模式和 X 模式，具体图像见图 2.1[48]不多。考虑到 X 模式使用比较广泛，

机械结构相对简单，没有类似于四驱汽车的十字模式和 X 模式，具体图像见图 2.1[48]。对差不多。考虑到 X 模式使用比较广泛，本图 2.1 四旋翼飞行器模式图四轴飞行器的完成飞行过程，如，向前向后时针。正如在 2.2 产品中所示，飞机基本工两个逆时针方向，2 和 4 负责逆时针转动的互一致，才能保证转动的时候机身不会转动

线性分析实际飞行过程之中，会受制于重力、旋转扭动境是十分复杂的。此外作用在四旋翼飞行器上别产生的力和力矩合成得到的，但是 4 个螺旋的交叉耦合作用[49]。行器在载体坐标系下的受力情况为：41[ , , ] [0, 0, ]TX Y Z ttF F F F F== = 四旋翼飞行器第 i 个螺旋桨产生的升力。

【参考文献】

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本文编号：2754016