四旋翼飞行器一致性控制研究
发布时间：2022-01-01 23:16
随着社会的发展,无人机的应用越来越广泛,四旋翼飞行器是无人机中最常见的一种。四旋翼具有结构简单,无需跑道,可以垂直起飞等优点。单个四旋翼虽有众多优点,但依然存在问题,如载重有限、作用范围小等。这些问题的出现,在一定程度上限制了四旋翼的应用。为解决这些问题,则研究多个四旋翼的控制,从而提高单个四旋翼任务执行效率,解决单个四旋翼无法完成的任务。本课题首先对四旋翼的飞行原理和动力学模型进行研究。其次,研究了单个四旋翼的姿态控制、高度控制、悬停控制、自主起降和地面站的设计。最后,对两个四旋翼的同步问题和多个四旋翼编队一致性问题展开研究,具体研究内容如下。（1）对四旋翼的动力学模型进行研究时,将其在空间的三维运动分解为平动和转动,根据受力和运动进行建模,得到了在忽略空气阻力下的简化四旋翼动力学模型,并在MATLAB/simulink中搭建仿真控制系统,对四旋翼的运动方式进行仿真,仿真结果表明了所建模型的有效性。（2）在单个四旋翼的研究中,首先设计四旋翼室内定位系统,利用外置的图像处理设备,提出基于颜色特征的目标识别算法,识别四旋翼的位置信息,并搭建图像处理设备和四旋翼间的通信系统,用来传输位置坐...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无人机发展历程
为代表的无人机，为航模爱好者提供了二次开发的平台，如图 1.2(b)所示。(a)大疆精灵无人机 (b)经纬 M100 无人机图1.2 大疆系列无人机1.2.2 国外研究现状宾夕法尼亚大学 GRASP 实验室在四旋翼的研究方面，采用 HMX-4 模型搭建了四旋翼飞行器的实验平台，并研究了基于视频识别的四旋翼控制系统。基本原理是通过视频获取图像信息，将原始图像信息经地面站处理，最终实现四旋翼自主降落和目标抓取功能[9]。通过控制飞行姿态和空间位置，实现翻转，避障和编队控制。瑞士联邦理工学院对四旋翼飞行器也有较深入的研究，最具代表性的是设计了 OS4 系列的四旋翼飞行器，其主要研究方向是四旋翼的结构设计和基于特定结构的稳定性算法设计。在 2006 年 1 月，该团队所研究的 OS4II 四旋翼飞行器
旋翼飞行器的数学模型，并基于所建立模型，设计相应的等人，基于四旋翼的数学模型，设计了反演控制法和鲁背景下，对所设计的方法进行了验证。编队一致性研究人机的一致性协同控制列入联合作战之中，重点研究其等。麻省理工大学和加州理工大学曾合作完成了无人包括了无人机的编队控制、飞行路径规划、一致性控，主要研究了无人机编队中的信息传递方式。Jose Luis本函数，让系统的成本函数最小化，将该思想用于多智darpour[17]等提出了多层次的编队控制策略，该层次的和底层的线性控制器。该方法存在的最大问题是，控制策息反馈，导致控制精度不够。宾夕法尼亚大学 GRASP 实步和协作控制问题，取得了很好的控制效果。如图 1.3
【参考文献】：
期刊论文
[1]Distributed cooperative guidance for multiple missiles with fixed and switching communication topologies[J]. Qilun ZHAO,Xiwang DONG,Zixuan LIANG,Chen BAI,Jian CHEN,Zhang REN. Chinese Journal of Aeronautics. 2017(04)
[2]基于最大加权投影求解的彩色图像灰度化对比度保留算法[J]. 卢红阳,刘且根,熊娇娇,王玉皞,邓晓华. 自动化学报. 2017(05)
[3]小型四旋翼飞行器位姿建模及其仿真[J]. 蒋彪,杨光友,邓慧军,马君. 湖北工业大学学报. 2016(05)
[4]用超声波测距的四旋翼无人机三维防撞系统设计[J]. 陈根华,黎嘉明,葛旭文. 单片机与嵌入式系统应用. 2016(10)
[5]基于主色检测与灰度传播的彩色图像灰度化方法[J]. 刘春晓,朱臻阳,伍敏,赵锦威. 计算机辅助设计与图形学学报. 2016(03)
[6]四旋翼飞行器双闭环串级PID姿态控制算法[J]. 王璞,邓炜烽. 开封教育学院学报. 2015(09)
[7]四旋翼飞行器实时航拍及GPS定位系统设计[J]. 千承辉,杨慧婷,任同阳,李峙雄,滕飞. 吉林大学学报(信息科学版). 2015(04)
[8]Hover control of a thrust-vectoring aircraft[J]. KUANG MinChi,ZHU JiHong. Science China（Information Sciences）. 2015(07)
[9]四旋翼飞行器的研究与应用[J]. 方璇,钟伯成. 上海工程技术大学学报. 2015(02)
[10]一类异构多智能体系统固定和切换拓扑下的一致性分析[J]. 孙一杰,张国良,张胜修,曾静. 物理学报. 2014(22)
博士论文
[1]基于预测控制方法的网络化多智能体系统一致性问题研究[D]. 谭冲.哈尔滨工业大学 2014
[2]复杂多智能体网络的协调控制及优化研究[D]. 刘为凯.华中科技大学 2011
[3]多智能体系统一致性若干问题的研究[D]. 佘莹莹.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]基于Leader-Follower理论的四旋翼无人机编队控制系统研究[D]. 袁学敏.南京邮电大学 2016
[2]四旋翼飞行器姿态控制方法研究[D]. 范振可.西安科技大学 2016
[3]分布式独立控制多旋翼飞行器的设计与研究[D]. 冯剑勇.南昌航空大学 2016
[4]四旋翼飞行器抗风控制研究[D]. 吴瀚文.哈尔滨工业大学 2016
[5]复杂条件下多智能体一致性问题研究[D]. 徐敏敏.武汉科技大学 2016
[6]基于嵌入式的四旋翼飞行器姿态控制设计[D]. 赵世荣.中北大学 2016
[7]多机器人领航—跟随型编队控制研究[D]. 陈传均.杭州电子科技大学 2015
[8]微型四旋翼无人机的搭建与姿态控制[D]. 徐芳俊.华东理工大学 2015
[9]基于STM32的四旋翼直升机控制系统设计[D]. 史佳林.西华大学 2014
[10]基于网络的多智能体系统一致性问题研究[D]. 高海祥.南京理工大学 2013
本文编号：3563015
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无人机发展历程
为代表的无人机，为航模爱好者提供了二次开发的平台，如图 1.2(b)所示。(a)大疆精灵无人机 (b)经纬 M100 无人机图1.2 大疆系列无人机1.2.2 国外研究现状宾夕法尼亚大学 GRASP 实验室在四旋翼的研究方面，采用 HMX-4 模型搭建了四旋翼飞行器的实验平台，并研究了基于视频识别的四旋翼控制系统。基本原理是通过视频获取图像信息，将原始图像信息经地面站处理，最终实现四旋翼自主降落和目标抓取功能[9]。通过控制飞行姿态和空间位置，实现翻转，避障和编队控制。瑞士联邦理工学院对四旋翼飞行器也有较深入的研究，最具代表性的是设计了 OS4 系列的四旋翼飞行器，其主要研究方向是四旋翼的结构设计和基于特定结构的稳定性算法设计。在 2006 年 1 月，该团队所研究的 OS4II 四旋翼飞行器
旋翼飞行器的数学模型，并基于所建立模型，设计相应的等人，基于四旋翼的数学模型，设计了反演控制法和鲁背景下，对所设计的方法进行了验证。编队一致性研究人机的一致性协同控制列入联合作战之中，重点研究其等。麻省理工大学和加州理工大学曾合作完成了无人包括了无人机的编队控制、飞行路径规划、一致性控，主要研究了无人机编队中的信息传递方式。Jose Luis本函数，让系统的成本函数最小化，将该思想用于多智darpour[17]等提出了多层次的编队控制策略，该层次的和底层的线性控制器。该方法存在的最大问题是，控制策息反馈，导致控制精度不够。宾夕法尼亚大学 GRASP 实步和协作控制问题，取得了很好的控制效果。如图 1.3
【参考文献】：
期刊论文
[1]Distributed cooperative guidance for multiple missiles with fixed and switching communication topologies[J]. Qilun ZHAO,Xiwang DONG,Zixuan LIANG,Chen BAI,Jian CHEN,Zhang REN. Chinese Journal of Aeronautics. 2017(04)
[2]基于最大加权投影求解的彩色图像灰度化对比度保留算法[J]. 卢红阳,刘且根,熊娇娇,王玉皞,邓晓华. 自动化学报. 2017(05)
[3]小型四旋翼飞行器位姿建模及其仿真[J]. 蒋彪,杨光友,邓慧军,马君. 湖北工业大学学报. 2016(05)
[4]用超声波测距的四旋翼无人机三维防撞系统设计[J]. 陈根华,黎嘉明,葛旭文. 单片机与嵌入式系统应用. 2016(10)
[5]基于主色检测与灰度传播的彩色图像灰度化方法[J]. 刘春晓,朱臻阳,伍敏,赵锦威. 计算机辅助设计与图形学学报. 2016(03)
[6]四旋翼飞行器双闭环串级PID姿态控制算法[J]. 王璞,邓炜烽. 开封教育学院学报. 2015(09)
[7]四旋翼飞行器实时航拍及GPS定位系统设计[J]. 千承辉,杨慧婷,任同阳,李峙雄,滕飞. 吉林大学学报(信息科学版). 2015(04)
[8]Hover control of a thrust-vectoring aircraft[J]. KUANG MinChi,ZHU JiHong. Science China（Information Sciences）. 2015(07)
[9]四旋翼飞行器的研究与应用[J]. 方璇,钟伯成. 上海工程技术大学学报. 2015(02)
[10]一类异构多智能体系统固定和切换拓扑下的一致性分析[J]. 孙一杰,张国良,张胜修,曾静. 物理学报. 2014(22)
博士论文
[1]基于预测控制方法的网络化多智能体系统一致性问题研究[D]. 谭冲.哈尔滨工业大学 2014
[2]复杂多智能体网络的协调控制及优化研究[D]. 刘为凯.华中科技大学 2011
[3]多智能体系统一致性若干问题的研究[D]. 佘莹莹.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]基于Leader-Follower理论的四旋翼无人机编队控制系统研究[D]. 袁学敏.南京邮电大学 2016
[2]四旋翼飞行器姿态控制方法研究[D]. 范振可.西安科技大学 2016
[3]分布式独立控制多旋翼飞行器的设计与研究[D]. 冯剑勇.南昌航空大学 2016
[4]四旋翼飞行器抗风控制研究[D]. 吴瀚文.哈尔滨工业大学 2016
[5]复杂条件下多智能体一致性问题研究[D]. 徐敏敏.武汉科技大学 2016
[6]基于嵌入式的四旋翼飞行器姿态控制设计[D]. 赵世荣.中北大学 2016
[7]多机器人领航—跟随型编队控制研究[D]. 陈传均.杭州电子科技大学 2015
[8]微型四旋翼无人机的搭建与姿态控制[D]. 徐芳俊.华东理工大学 2015
[9]基于STM32的四旋翼直升机控制系统设计[D]. 史佳林.西华大学 2014
[10]基于网络的多智能体系统一致性问题研究[D]. 高海祥.南京理工大学 2013
本文编号：3563015
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