四旋翼无人机室内定位与控制技术研究

发布时间：2021-06-09 19:23

　　四旋翼无人机是近年来迅速兴起与发展的一类无人机,具有优秀的飞行特性和不俗的研究价值。四旋翼无人机结构简单、易操纵,集定点悬停与机动飞行于一体,在学术研究领域、民用和军用领域均受到了广泛关注。但其在室内环境下的应用及发展却因GPS的失效而受到限制,因此本文围绕室内环境下四旋翼无人机的定位及控制技术,着重研究了四旋翼无人机的数学模型的建立、室内建图与定位算法、室内环境下的改进A^*算法、基于模型降阶的QFT控制方法,并搭建了室内环境下的四旋翼无人机定位及控制平台。论文的主要内容有:首先,建立了四旋翼无人机的非线性数学模型。根据牛顿第二定律及动量矩定理,得到了四旋翼无人机的平动与转动方程,并给出了非线性数学模型。考虑到后续的控制器设计问题,将四旋翼无人机分为角运动子系统和线运动子系统,并采用小扰动线性化方法,给出了两个子系统的线性模型及相关的状态空间方程。然后,设计了基于Hector-Slam的室内定位算法。考虑到四旋翼无人机没有里程计,无法直接通过里程信息推算航迹,本文采用了基于高斯-牛顿的扫描匹配方法估算位姿,运用双线性插值法解决了栅格地图占据概率不可求偏导的问题,并... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：120 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

早期X结构四旋翼飞行器

四旋翼无人机室内定位与控制技术研究图 1. 1 早期 X 结构四旋翼飞行器，四旋翼无人机的发展主要有：eing Quad TiltRotor 概念通过将其与倾斜转子概念相结合，进一用于拟议的 C-130 军用运输机[8]。

图 1. 1 早期 X 结构四旋翼飞行器，四旋翼无人机的发展主要有：oeing Quad TiltRotor 概念通过将其与倾斜转子概念相结合，进一步用于拟议的 C-130 军用运输机[8]。图 1. 2 Bell Boeing Quad TiltRotor 概念图uad 和 ArduCopter 是基于 Arduino 的开源硬件和软件项目，用于 D

【参考文献】：
期刊论文
[1]SLAM室内三维重建技术综述[J]. 危双丰,刘振彬,赵江洪,庞帆.  测绘科学. 2018(07)
[2]一种基于光流传感器的四旋翼室内位置控制方法[J]. 刘涵,郑鑫,张未辰,刘文迪,稂时楠.  电子设计工程. 2018(10)
[3]四旋翼飞行器悬停建模及控制[J]. 王大鹏,王茂森,戴劲松,徐俊.  兵工自动化. 2017(05)
[4]平衡截断法在降阶控制器设计中的应用[J]. 刘文东,李华滨.  战术导弹技术. 2017(03)
[5]四旋翼无人机在输变电工程环评中的应用[J]. 王文兵,曹文勤,李立.  环境影响评价. 2017(02)
[6]基于Hankel范数与平衡截断法的联合降阶模型[J]. 李久芹,陈佃浩.  科技视界. 2016(03)
[7]四旋翼飞行器的自抗扰飞行控制方法[J]. 刘一莎,杨晟萱,王伟.  控制理论与应用. 2015(10)
[8]四旋翼无人机在云南应急测绘保障中的应用[J]. 李超,柯尊杰,陈姣.  地矿测绘. 2015(03)
[9]四旋翼无人机在柑橘园巡检系统中的应用[J]. 高绪,谢菊芳,胡东,邱善生.  自动化仪表. 2015(07)
[10]四旋翼无人机的室内自主飞行控制[J]. 王伟,吴旻,王昱.  计算机仿真. 2015(01)

博士论文
[1]基于定量反馈理论的飞行模拟器运动平台控制系统研究[D]. 吴博.哈尔滨工业大学 2007

硕士论文
[1]四旋翼飞行器室内定位及避障系统设计[D]. 张泽群.哈尔滨理工大学 2017
[2]微型四旋翼无人机的鲁棒飞行控制技术研究[D]. 李潇然.南京航空航天大学 2017
[3]四旋翼飞行器在电厂典型环境监测中的应用研究[D]. 寇水潮.西安科技大学 2016
[4]室内环境下基于SLAM的四旋翼无人机定位与控制[D]. 魏青铜.南京航空航天大学 2016
[5]室内环境下四旋翼无人机飞行控制技术研究[D]. 王洪林.南京航空航天大学 2016
[6]四旋翼无人机机动控制算法的研究与设计[D]. 李腾.北京理工大学 2016
[7]基于QFT的变距变转速四旋翼飞行器控制技术研究[D]. 蔡亮亮.南京航空航天大学 2016
[8]新构型倾转四旋翼飞行器总体方案设计与研究[D]. 朱海东.南京航空航天大学 2016
[9]四旋翼无人飞行器姿态控制系统的设计与实现[D]. 李华钧.北京交通大学 2015
[10]面向四旋翼飞行器的室内定位系统[D]. 于拓.上海交通大学 2015



本文编号：3221170