四旋翼飞行机器人增稳控制方法研究

发布时间：2017-04-10 18:29

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【摘要】：四旋翼飞行机器人由于体积小、体抗风性差,因此在其室外飞行时,环境因素对其飞行稳定的影响较大。为了改善四旋翼飞行机器人在不同环境下飞行的稳定性,本文设计了基于混合控制方法的无人机增稳控制器。它有多个应用不同控制方法的控制器可供选择,并根据飞行机器人飞行高度和倾角大小选择当前合适的控制器,有效的降低了飞行机器人的坠毁机率和其他潜在危险的发生。 文章首先分析了四旋翼飞行机器人的机体结构和飞行运动方式,建立了四旋翼飞行机器人的动力学模型。其次,根据四旋翼飞行机器人的实际飞行状况,分别设计了四种不同飞行模式以及切换参数,推导出混合控制器切换模型,并根据不同飞行模式设计相应子控制器。最后,应用Matlab中的Simulink工具箱搭建仿真系统,模拟四旋翼飞行机器人在不同飞行状态下的控制器切换过程,并且对比了不同子控制器控制效果的差别。仿真结果表明应用混合控制器的四旋翼飞行机器人在起降和有风情况下可有效抑制飞行器倾斜和水平漂移,提高稳定性。
【关键词】：混合控制 四旋翼无人机 飞行控制 增稳控制
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：V279;V249.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 引言9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 四旋翼无人机的研究现状10-14
• 1.2.2 飞行控制算法的研究现状14-15
• 1.3 课题研究意义与发展前景15-16
• 1.4 本文研究内容及组织结构16-18
• 第2章 四旋翼飞行机器人系统建模18-27
• 2.1 引言18
• 2.2 四旋翼飞行机器人飞行控制原理18-19
• 2.3 机体动力学方程19-26
• 2.3.1 定义坐标系统20-21
• 2.3.2 电机动力学建模21-22
• 2.3.3 四旋翼动力学建模22-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 基于混合控制的增稳控制器设计27-46
• 3.1 混合控制系统基本原理和设计方法27-30
• 3.1.1 混合控制系统基本原理27-29
• 3.1.2 混合控制系统设计方法29-30
• 3.2 增稳控制器设计30-44
• 3.2.1 混合控制系统设计30-32
• 3.2.2 子控制器设计32-44
• 3.2.2.1 起降子控制器设计33-38
• 3.2.2.2 平稳子控制器设计38-41
• 3.2.2.3 增稳子控制器设计41-44
• 3.2.2.4 失控保护装置设计44
• 3.3 本章小结44-46
• 第4章 控制系统仿真与实验分析46-56
• 4.1 混合控制系统仿真模型建模46-47
• 4.2 子控制器仿真实验47-53
• 4.3 混合控制器仿真实验53-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第5章 结论与展望56-58
• 参考文献58-62
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 宿敬亚;樊鹏辉;蔡开元;;四旋翼飞行器的非线性PID姿态控制[J];北京航空航天大学学报;2011年09期

2 聂博文;马宏绪;王剑;王建文;;微小型四旋翼飞行器的研究现状与关键技术[J];电光与控制;2007年06期

3 王美仙;李明;张子军;;飞行器控制律设计方法发展综述[J];飞行力学;2007年02期

4 李俊;李运堂;;四旋翼飞行器的动力学建模及PID控制[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2012年01期

5 刘志军;吕强;王东来;;小型四旋翼直升机的建模与仿真控制[J];计算机仿真;2010年07期

6 侯永锋;陆连山;高尚德;刘雨生;;基于PD算法的四旋翼飞行器控制系统研究[J];机械科学与技术;2012年03期

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本文编号：297320