无人机对地面目标操作行为控制方法研究

发布时间：2020-09-15 16:43

　　近年来多旋翼无人机应用场景越来越多元化,复杂而未知的环境需要无人机具备自主执行任务的能力,无人机对地面目标操作行为是无人机自主执行任务的前提条件。课题针对无人机对地面目标操作行为控制方法展开研究,重点研究了无人机应对环境变化行为和无人机对地面目标交互行为控制方法,使无人机具备更好的任务执行能力。首先,提出了无人机飞行指标,并建立四旋翼无人机串级PID控制结构仿真模型;采用基于交叉重组改进的PSO算法优化无人机控制参数。仿真实验表明基于改进PSO算法优化的参数可以使控制器具有更加良好的控制特性。其次,针对经典Q-Learning算法学习效率低和CB-HAQL算法案例库质量较差问题,改进了CB-HAQL算法。通过加入案例库更新触发机制,提升案例库质量;引入动态参数调整案例库对学习的启发强度;添加倾向性动作加快训练速度。实验结果表明算法能够加快学习质量和效率,并证明了算法的有效性。再次,采用IMM算法实现无人机对地面移动目标轨迹跟踪和预测,并在此基础上设计了无人机拦截复飞和触碰复飞行为控制方案。实验表明IMM算法具有良好的轨迹跟踪和预测特性。最后,对无人机对地面目标操作行为进行飞行实验。无人机对地面目标操作行为的各测试实验顺利完成进一步说明了课题中研究算法的有效性。
【学位单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V279;V249.1
【部分图文】：

无人机,应用场

(c) 无人机搜救 (d) 无人机飞机外部绕检图 1-1 无人机应用场景无人机对地面目标操作行为是指无人机执行一系列动作以改变地面目标状态或相人机状态，是无人机执行任务的基本保障。这类行为主要包括无人机目标搜索、越回、目标跟踪、无人机拦截地面目标并复飞、无人机触碰地面目标并复飞以及自主等行为。为了方便研究，课题将上述一系列行为分为无人机对地面目标交互行为和无人机应境变化两类行为。目标交互行为指无人机在执行任务过程中为使地面目标运动状态对于无人机的状态发生改变而执行的一系列动作，主要包括无人机对地面目标的跟截复飞和触碰复飞等行为；应对环境变化行为指无人机在执行任务过程中为应对状态改变而执行的一系列动作，主要包括无人机目标搜索、无人机避障以及无人机返回等行为。课题设计的行为控制方法将以国际空中机器人大赛第七代任务中所需作为效果验证途径。

无人机平台,无人机,硬件选型,旋翼

中国民航大学硕士学位论文章无人机对地面目标操作行为实验控制器对无人机基本动作控制效果；使用改进 CB化行为；使用 IMM 算法实现无人机对地面目标操绍；然后对无人机悬停和点对点飞行基本动作进标跟踪、触碰复飞和拦截复飞等行为；对实验结机实验平台机为自主搭建的无人机平台，如图 5-1 所示。

地面环境,实验场,姿态,姿态稳定性

图 5-2 实验场地地面环境机姿态调稳。在无人机姿态稳定时，表 5-2 飞行控制器真实参数 P I D 0.14 0.05 0.0 0.14 0.05 0.0 0.35 0.1 0置 1 0 0度 0.09 0.025 0.0 1.1 0 0 0 0.025 0姿态稳定性，悬停效果越好，说明无

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