四旋翼无人机高精度飞行控制算法研究及实现

发布时间：2021-04-29 00:43

　　飞行控制技术作为四旋翼无人机领域的关键技术,一直以来都是国内外专家学者的研究热点。控制精度始终是影响无人机技术发展与进步的重要因素,同时它也决定了四旋翼无人机一切飞行任务的完成质量,但由于四旋翼系统本身对实时性与功耗有着较高要求,一些先进、高精度控制算法由于计算量大、耗时长等原因而无法较好的在无人机平台上实现。因此,对高精度可实现的四旋翼无人机控制算法的研究有着重要意义。本文从控制方法研究角度出发,以实际应用为目的,围绕四旋翼无人机的高精度控制问题展开研究。首先,在深入研究四旋翼无人机飞行控制原理与运动学关系的基础上,建立了动力学模型;之后,通过对传统PID控制算法在四旋翼无人机应用中的研究与分析,得出传统的PID控制算法虽然拥有适应性强、结构简单、易于实现等优点,但其在参数整定、动态性能、非线性应用等问题中存在着较大缺陷。针对以上不足,同时考虑到四旋翼系统抗干扰能力差、非线性、时变等特性,本文对模糊逻辑控制展开深入研究,并发现模糊控制器具有计算量小、控制响应时间短、鲁棒性强、容错率高、设计简单等特点,尤其适合于非线性、时变、模型不完全系统应用。本文由此提出了参数模糊串级PID（Par... 

【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状分析
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 四旋翼无人机控制算法发展趋势
    1.4 论文主要研究内容和结构
第2章 四旋翼无人机动力学模型的研究与分析
    2.1 四旋翼无人机运动控制原理
    2.2 四旋翼无人机坐标系与转换矩阵
        2.2.1 四旋翼无人机坐标系定义
        2.2.2 坐标转换矩阵
    2.3 四旋翼无人机系统动力学模型建立
    2.4 本章小结
第3章 四旋翼无人机飞行控制算法设计
    3.1 PID控制算法
        3.1.1 PID算法控制原理
        3.1.2 PID控制算法的离散化处理
        3.1.3 常规参数整定方法
    3.2 模糊逻辑控制
        3.2.1 模糊逻辑控制原理
        3.2.2 模糊逻辑控制器及其设计规划
    3.3 参数模糊串级PID控制器设计
        3.3.1 参数模糊串级PID算法设计
        3.3.2 参数隶属度函数与模糊控制规则
    3.4 控制器仿真与分析
    3.5 本章小结
第4章 四旋翼无人机飞行控制算法实现与测试
    4.1 四旋翼无人机硬件平台建立
    4.2 飞行控制算法硬件运行环境设计
    4.3 飞行控制算法软件设计
    4.4 四旋翼无人机飞行控制算法平台测试
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢



本文编号：3166495