四旋翼无人机时变编队控制方法的研究

发布时间：2021-05-17 03:11

　　随着科学技术的不断发展,四旋翼无人机被广泛地应用于各行各业,但是随着社会环境的日趋复杂,单架无人机所需完成的任务也变得更加困难,这就需要对无人机的编队控制加以深入地研究。无人机编队与单架无人机相比,它执行任务的效率更高,所能完成的工作更加复杂,整个系统的容错能力也更强。然而,在目前大多数研究成果中,主要针对于时不变编队,应该指出的是时不变编队的控制理论一般不能够直接应用于时变编队,因此,研究时变编队的控制更加有意义。本文主要以四旋翼无人机为研究对象,对无人机编队控制方法及其所涉及的相关问题进行了研究,主要研究内容如下:首先,基于领导跟随无人机编队控制方法,考虑无人机编队在机动飞行过程中姿态子系统的角度饱和问题,通过将角度饱和视为一种系统扰动,进而设计一种指数观测器来对该扰动进行观测,根据其观测结果设计无人机系统的控制律,通过该控制律能够有效地抑制无人机编队在机动飞行时所产生的角度饱和。其次,由于现有研究成果中的无人机编队模型的描述是由复杂的方程组所构成,针对这一问题,提出了带有时变参数的椭球方程来对编队模型进行描述,这种描述方式使得时变编队的灵活性得以提高,可操作性更强。在此基础上,应... 

【文章来源】：南京邮电大学江苏省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 四旋翼无人机的研究现状
        1.2.2 无人机编队控制的研究现状
    1.3 本文研究内容
第二章 相关背景知识介绍
    2.1 滑模控制理论
    2.2 四旋翼无人机建模
        2.2.1 四旋翼无人机结构组成及飞行原理
        2.2.2 坐标系与旋转矩阵
        2.2.3 无人机非线性建模
    2.3 Lyapunov稳定性理论
    2.4 本章小结
第三章 基于指数观测器的无人机机动飞行编队控制
    3.1 引言
    3.2 四旋翼无人机的控制
        3.2.1 无人机非线性模型
        3.2.2 无人机位置控制器的设计
        3.2.3 无人机姿态控制器的设计
    3.3 四旋翼无人机编队模型
    3.4 编队控制器的设计
    3.5 仿真验证
    3.6 本章小结
第四章 基于同步策略的无人机时变编队控制
    4.1 引言
    4.2 无人机编队约束
    4.3 四旋翼无人机控制器的设计
        4.3.1 编队同步控制策略
        4.3.2 姿态控制策略
    4.4 仿真研究
    4.5 本章小结
第五章 带状态时延的无人机时变编队控制
    5.1 引言
    5.2 问题描述
    5.3 时延观测器的设计与分析
    5.4 无人机控制器的设计
        5.4.1 位置子系统控制器的设计
        5.4.2 姿态子系统控制器的设计
    5.5 仿真验证
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文
附录2 攻读硕士学位期间申请的专利
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]面向空地协同作战的无人机-无人车异构时变编队跟踪控制[J]. 周思全,化永朝,董希旺,李清东,任章.  航空兵器. 2019(04)
[2]基于大疆无人机测绘产品制作方法研究[J]. 周海龙,周光耀.  测绘与空间地理信息. 2019(01)
[3]倾转四旋翼UAV过渡状态下旋翼/机身气动干扰数值分析[J]. 杜思亮,王策,孙宏佳,唐正飞,招启军.  南京航空航天大学学报. 2018(02)
[4]基于Leader-Follower编队的无人机协同跟踪地面目标制导律设计[J]. 张民,夏卫政,黄坤,陈欣.  航空学报. 2018(02)
[5]基于改进ACO算法的多UAV协同航路规划[J]. 张耀中,李寄玮,胡波,张建东.  火力与指挥控制. 2017(05)
[6]新型涵道四旋翼飞行器总体/飞控一体化设计[J]. 范瑶,朱清华.  南京航空航天大学学报. 2017(02)
[7]人工势场和虚拟结构相结合的多水下机器人编队控制[J]. 潘无为,姜大鹏,庞永杰,李岳明,张强.  兵工学报. 2017(02)
[8]非完整性约束的平面多智能体位置时变一致性控制[J]. 赵俊,刘国平.  自动化学报. 2017(07)
[9]大疆精灵4正式发布 最智能的无人机来了[J]. 吴敏一.  计算机与网络. 2016(05)
[10]无人机编队飞行的自适应控制设计[J]. 王建宏,许莺,熊朝华.  华东交通大学学报. 2016(01)



本文编号：3190956