四旋翼无人机轨迹跟踪控制方法研究

发布时间：2021-10-15 19:08

　　四旋翼无人机是一种能够垂直起降的微型无人驾驶飞行器,因其外形小巧、性能卓越、简单易操作等优势,四旋翼无人机在空中侦察、灾区救援、电力巡检和摄影航拍等领域具有广泛的应用前景。由于四旋翼无人机自身具有非线性、强耦合、欠驱动等特点,因而其动力学模型的建立、飞行姿态信息的获取以及控制算法的选取和控制器的设计都是研究的难点。针对上述问题,本文在分析了四旋翼无人机动态性能之后,分别针对风场干扰、变负载和不对称未知负载三种情况进行研究,主要研究内容如下:首先,选取地面坐标系和机体坐标系并推导出二者之间的转换关系。分析了四旋翼无人机基本飞行原理,通过Newton-Euler方程建立了六自由度非线性动力学模型,通过设计虚拟控制量的方法处理动力学模型,解决了欠驱动强耦合问题,并构建内外环控制方案。其次,针对风场下四旋翼无人机的轨迹跟踪控制方法展开深入研究,分析自然风场的变化特性,建立相应的数学模型,设计一种新颖的PID型非奇异快速终端滑模（PID-NFTSMC）控制算法完成位置环和姿态环控制,采用有限时间扩张状态观测器（FTESO）估计风场造成的影响,保证四旋翼无人机在风场下安全飞行并具有良好的跟踪精度.... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

全球鹰和捕食者无人机而后，随着微电子技术取得革命性的突破，无人机体积质量都越来越小，价格也

图 1-3 世界上第一架四旋翼飞行器对这种无人飞行器不报以希望的时候，在 1990 年，微电人们将以往庞大的四旋翼无人机的惯性导航系统做成只这就能让四旋翼无人机的体积和质量大大减小。MEMS 质量轻的特点被广泛的应用在无人机飞行器上，但是由于无法读取有效数据，更别谈使用这些数据，为了解决这一学算法被研究出来，但是当时单片机运算速度有限，达不度，就这样，直到 2005 年，真正具有稳定控制性能的四造出来，这段时间无论是在学术理论方面还是在实际产四旋翼无人机的发展积累了丰富技术经验和理论支撑。一直限制四旋翼无人机发展的种种技术瓶颈被一一突破学术研究者们又重新把目光转到这种小巧灵活、稳定可造方面，一款名为 md4-200 的四旋翼无人机系统破壳而

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]多旋翼无人机变载荷姿态稳定控制[D]. 郭小军.吉林大学 2018
[2]多旋翼无人机遥控系统的应用研究[D]. 崔羊威.华北水利水电大学 2017
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本文编号：3438475