四旋翼飞行器控制算法研究
发布时间：2021-05-23 03:21
四旋翼飞行器具有非线性、欠驱动和强耦合等特点,目前被广泛地应用于民用领域和军用领域,如电力巡检,森林防火,小区安防等,给人类生活带来新的改变,具有重要的研究价值和意义。四旋翼飞行器的工作环境决定了该对象需要精度高,鲁棒性强的控制算法实现对其操控,同时控制算法还应具备一定程度的抗干扰和容错能力。本文以四旋翼飞行器作为研究对象,研究四旋翼飞行器的控制算法,针对不同的外部和内部扰动问题,设计控制算法,主要有以下几个方面的工作:1.建立四旋翼飞行器的数学模型。对四旋翼飞行器进行动力学分析,分别基于Euler-Lagrange方法和基于Newton-Euler方法建立四旋翼飞行器的动力学模型,Euler-Lagrange方法是目前最广泛的建模方法,而Newton-Euler方法在姿态建模中考虑了姿态变量的耦合关系,在后续的控制算法设计中,根据具体的控制需求选择动力学模型。2.针对四旋翼飞行器在飞行过程中易受到外部低频扰动的问题,根据扰动频率不同提出基于干扰观测器的控制算法。考虑慢时变扰动问题,提出基于慢时变干扰观测器的广义比例积分控制,忽略四旋翼动力学模型的陀螺效应,慢时变干扰观测器可以估计慢时...
【文章来源】：新疆大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外相关工作研究现状
1.3 本文研究的主要内容
第2章 四旋翼飞行器数学模型建立
2.1 引言
2.2 四旋翼飞行器动力学模型
2.2.1 基于Euler-Lagrange方法模型
2.2.2 基于Newton-Euler方法模型
2.3 本章小结
第3章 基于干扰观测器的四旋翼飞行器控制
3.1 引言
3.2 基于慢时变干扰观测器的广义比例积分控制
3.2.1 问题描述
3.2.2 慢时变干扰观测器
3.2.3 广义比例积分控制器
3.2.4 仿真验证
3.3 基于非线性干扰观测器的模糊滑模控制
3.3.1 问题描述
3.3.2 非线性干扰观测器
3.3.3 模糊滑模控制算法
3.3.4 仿真验证
3.4 本章小结
第4章 基于鲁棒微分器的四旋翼飞行器姿态控制
4.1 引言
4.2 鲁棒微分器频域性能分析
4.2.1 问题描述
4.2.2 鲁棒微分器
4.2.3 频域性能分析
4.3 基于鲁棒微分器的姿态控制
4.3.1 问题描述
4.3.2 基于鲁棒微分器的PID姿态控制
4.3.3 仿真验证
4.4 本章小结
第5章 基于自抗扰方法的四旋翼飞行器容错控制
5.1 引言
5.2 线性/非线性自抗扰切换控制
5.2.1 问题描述
5.2.2 自抗扰切换控制
5.2.3 稳定性分析
5.3 基于鲁棒微分器的自抗扰切换控制
5.3.1 问题描述
5.3.2 基于鲁棒微分器的自抗扰切换控制算法
5.3.3 仿真验证
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间完成和录用相关文献列表
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于自适应控制的四旋翼飞行器控制系统研究[J]. 颉俊杰,赵志刚,孟佳东. 机械研究与应用. 2018(02)
[2]自抗扰fal函数改进及在四旋翼姿态控制中的应用[J]. 陈志旺,张子振,曹玉洁. 控制与决策. 2018(10)
[3]基于浸入与不变原理的四旋翼姿态系统反步滑模控制[J]. 夏琳琳,丛靖宇,马文杰,赵耀,刘惠敏. 中国惯性技术学报. 2017(05)
[4]输入约束下多旋翼飞行机器人的大范围镇定控制[J]. 姜军,杨丽英,何玉庆,韩建达,徐卫良. 控制理论与应用. 2017(02)
[5]无速度测量的四旋翼无人机移动目标跟踪控制[J]. 刘锦涛,吴文海,李静,周思羽,张源原. 系统工程与电子技术. 2017(02)
[6]四旋翼姿态的反步滑模自抗扰控制及稳定性[J]. 窦景欣,孔祥希,闻邦椿. 东北大学学报(自然科学版). 2016(10)
[7]基于指数收敛的四旋翼无人机鲁棒自适应飞行控制[J]. 张居乾,任朝晖,周来宏,闻邦椿. 中国惯性技术学报. 2016(04)
[8]基于反步法的四旋翼飞行器轨迹跟踪研究[J]. 滕雄,吴怀宇,陈洋,余辉. 计算机仿真. 2016(05)
[9]线性/非线性自抗扰切换控制方法研究[J]. 李杰,齐晓慧,夏元清,高志强. 自动化学报. 2016(02)
[10]四旋翼无人机TD-PD控制律设计[J]. 冯长辉,齐晓慧,苏立军,刘海波. 电光与控制. 2016(03)
博士论文
[1]小型四旋翼无人飞行器非线性控制方法研究[D]. 宋占魁.大连理工大学 2014
[2]四旋翼微型飞行器位姿及控制策略的研究[D]. 张洪涛.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3202188
【文章来源】：新疆大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外相关工作研究现状
1.3 本文研究的主要内容
第2章 四旋翼飞行器数学模型建立
2.1 引言
2.2 四旋翼飞行器动力学模型
2.2.1 基于Euler-Lagrange方法模型
2.2.2 基于Newton-Euler方法模型
2.3 本章小结
第3章 基于干扰观测器的四旋翼飞行器控制
3.1 引言
3.2 基于慢时变干扰观测器的广义比例积分控制
3.2.1 问题描述
3.2.2 慢时变干扰观测器
3.2.3 广义比例积分控制器
3.2.4 仿真验证
3.3 基于非线性干扰观测器的模糊滑模控制
3.3.1 问题描述
3.3.2 非线性干扰观测器
3.3.3 模糊滑模控制算法
3.3.4 仿真验证
3.4 本章小结
第4章 基于鲁棒微分器的四旋翼飞行器姿态控制
4.1 引言
4.2 鲁棒微分器频域性能分析
4.2.1 问题描述
4.2.2 鲁棒微分器
4.2.3 频域性能分析
4.3 基于鲁棒微分器的姿态控制
4.3.1 问题描述
4.3.2 基于鲁棒微分器的PID姿态控制
4.3.3 仿真验证
4.4 本章小结
第5章 基于自抗扰方法的四旋翼飞行器容错控制
5.1 引言
5.2 线性/非线性自抗扰切换控制
5.2.1 问题描述
5.2.2 自抗扰切换控制
5.2.3 稳定性分析
5.3 基于鲁棒微分器的自抗扰切换控制
5.3.1 问题描述
5.3.2 基于鲁棒微分器的自抗扰切换控制算法
5.3.3 仿真验证
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间完成和录用相关文献列表
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于自适应控制的四旋翼飞行器控制系统研究[J]. 颉俊杰,赵志刚,孟佳东. 机械研究与应用. 2018(02)
[2]自抗扰fal函数改进及在四旋翼姿态控制中的应用[J]. 陈志旺,张子振,曹玉洁. 控制与决策. 2018(10)
[3]基于浸入与不变原理的四旋翼姿态系统反步滑模控制[J]. 夏琳琳,丛靖宇,马文杰,赵耀,刘惠敏. 中国惯性技术学报. 2017(05)
[4]输入约束下多旋翼飞行机器人的大范围镇定控制[J]. 姜军,杨丽英,何玉庆,韩建达,徐卫良. 控制理论与应用. 2017(02)
[5]无速度测量的四旋翼无人机移动目标跟踪控制[J]. 刘锦涛,吴文海,李静,周思羽,张源原. 系统工程与电子技术. 2017(02)
[6]四旋翼姿态的反步滑模自抗扰控制及稳定性[J]. 窦景欣,孔祥希,闻邦椿. 东北大学学报(自然科学版). 2016(10)
[7]基于指数收敛的四旋翼无人机鲁棒自适应飞行控制[J]. 张居乾,任朝晖,周来宏,闻邦椿. 中国惯性技术学报. 2016(04)
[8]基于反步法的四旋翼飞行器轨迹跟踪研究[J]. 滕雄,吴怀宇,陈洋,余辉. 计算机仿真. 2016(05)
[9]线性/非线性自抗扰切换控制方法研究[J]. 李杰,齐晓慧,夏元清,高志强. 自动化学报. 2016(02)
[10]四旋翼无人机TD-PD控制律设计[J]. 冯长辉,齐晓慧,苏立军,刘海波. 电光与控制. 2016(03)
博士论文
[1]小型四旋翼无人飞行器非线性控制方法研究[D]. 宋占魁.大连理工大学 2014
[2]四旋翼微型飞行器位姿及控制策略的研究[D]. 张洪涛.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3202188
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