基于智能优化算法的四旋翼无人机控制系统的设计与实现
发布时间：2022-01-06 11:53
四旋翼无人机作为多旋翼无人机的一种,相较于固定翼无人机具有操控性好,对起落环境要求低,体积小机械结构简单等众多优势。近年来微电子技术应用的不断深入以及控制理论的日益成熟为四旋翼无人机的发展提供了强有力的技术支撑。因其较好的操控性,极强的稳定性,良好的便携性使其在航拍、摄影、救灾、电力巡检、地形勘测等不同的行业都得到广泛的应用。然而,四旋翼无人机的运动模型具有耦合性强、驱动数少于自由度数、非线性等特点。这为四旋翼无人机的控制增加了很大的难度。因此提升四旋翼无人机的稳定性、抗干扰性,设计可靠高效的控制器成为四旋翼无人机设计工作中的关键问题。本文重点研究的内容是对四旋翼无人机控制系统的设计,主要工作包含以下三个部分。首先结合运动学和动力学知识对四旋翼无人机的飞行原理进行了详细的阐述。建立了用于描述四旋翼无人机姿态信息的机体坐标系和地面坐标系,并推导出了坐标变换公式,给出了四旋翼无人机的姿态描述方法。然后基于牛顿定理以及欧拉定理建立了四旋翼无人机的动力学方程以及运动方程。为设计四旋翼无人机控制器提供了理论基础。文章的第二部分设计了四旋翼无人机控制系统的硬件电路。硬件系统主要包括主控制模块,姿态...
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
STARMAC的四旋翼飞行平台Fig3-1STARMAC'sfourrotorflightplatformMagic是麻省理工学院与美国人工智能实验室联合开发的一款具备自主避障
图 1-2 Magic 小型四旋翼无人机Fig1-2 Magic small four rotor unmanned aerial vehicle 是德国 microdrones 公司自主研发的一款微型四旋翼无人机全球首个采用碳纤维材料作为无人机机架的四旋翼飞行器。碳纤维材料具有重量轻、强度大、硬度高等优良特性，这不仅无人机的强度，同时也为无人机良好的续航能力提供了保es 公司宣称，MD4200 的满载续航时间长达 27 分钟，当然这很身所采用的碳纤维材料的优良特性。MD4200 的飞控部分由飞采集系统两部分组成[13]。其中姿态采集系统集成了加速度计指南针、气压计等一系列高精度的传感器，并融合了最前沿的使 MD4200 的姿态采集系统可以准确的感知无人机的高度、航列的姿态信息。此外，MD4200 的飞控系统具有规划航线的功无人机按提前规划好的航线自动巡航。
图 1-2 Magic 小型四旋翼无人机Fig1-2 Magic small four rotor unmanned aerial vehicle 是德国 microdrones 公司自主研发的一款微型四旋翼无人机全球首个采用碳纤维材料作为无人机机架的四旋翼飞行器。碳纤维材料具有重量轻、强度大、硬度高等优良特性，这不无人机的强度，同时也为无人机良好的续航能力提供了保s 公司宣称，MD4200 的满载续航时间长达 27 分钟，当然这身所采用的碳纤维材料的优良特性。MD4200 的飞控部分由采集系统两部分组成[13]。其中姿态采集系统集成了加速度指南针、气压计等一系列高精度的传感器，并融合了最前沿使 MD4200 的姿态采集系统可以准确的感知无人机的高度、列的姿态信息。此外，MD4200 的飞控系统具有规划航线的无人机按提前规划好的航线自动巡航。
【参考文献】：
期刊论文
[1]四旋翼无人机系统PD-ADRC串级控制[J]. 张勇,陈增强,张兴会,孙明玮,孙青林. 系统工程与电子技术. 2018(09)
[2]四旋翼无人机姿态稳定性能控制仿真研究[J]. 容睿智,赵党军,梁步阁,杨德贵. 计算机仿真. 2018(04)
[3]四旋翼飞行器控制系统优化设计研究[J]. 钱路,李智,王勇军. 计算机仿真. 2018(04)
[4]基于UWB室内定位六旋翼无人机的设计[J]. 杨森,马添麒. 无线互联科技. 2018(07)
博士论文
[1]面向四旋翼无人机的非线性控制方法与实现[D]. 李辰.浙江大学 2017
[2]基于视觉信息的图像特征提取算法研究[D]. 戴金波.吉林大学 2013
[3]基于点线特征匹配的无人机影像拼接技术[D]. 何敬.西南交通大学 2013
[4]旋翼非定常流场的黏性涡数值模拟方法及其混合方法的研究[D]. 魏鹏.南京航空航天大学 2012
[5]利用无人机影像进行土地利用快速巡查的几个关键问题研究[D]. 鲁恒.西南交通大学 2012
[6]全景图像拼接方法研究与实现[D]. 宋宝森.哈尔滨工程大学 2012
[7]基于视觉的微小型无人直升机位姿估计与目标跟踪研究[D]. 徐伟杰.浙江大学 2012
[8]自转式无人旋翼机飞行控制技术研究[D]. 陈淼.南京航空航天大学 2012
[9]旋翼非定常自由尾迹及高置信度直升机飞行力学建模研究[D]. 李攀.南京航空航天大学 2010
[10]自转旋翼飞行器总体设计关键技术研究[D]. 朱清华.南京航空航天大学 2007
硕士论文
[1]四旋翼无人机飞行控制策略研究与优化[D]. 赵维斌.山西大学 2017
[2]基于串级PID控制算法的四旋翼无人机控制系统设计与实现[D]. 乌仁别丽克.东华大学 2016
[3]四旋翼飞行器悬停控制研究[D]. 宿峰.辽宁工业大学 2016
[4]四旋翼无人机飞控系统设计[D]. 王力.南昌航空大学 2015
[5]四旋翼飞行器控制与实现[D]. 米培良.大连理工大学 2015
[6]自主防撞无人机传感器的信息融合算法研究[D]. 李洋.沈阳航空航天大学 2014
[7]四旋翼无人飞行器飞行控制系统设计[D]. 杨广杰.西安电子科技大学 2013
本文编号：3572404
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
STARMAC的四旋翼飞行平台Fig3-1STARMAC'sfourrotorflightplatformMagic是麻省理工学院与美国人工智能实验室联合开发的一款具备自主避障
图 1-2 Magic 小型四旋翼无人机Fig1-2 Magic small four rotor unmanned aerial vehicle 是德国 microdrones 公司自主研发的一款微型四旋翼无人机全球首个采用碳纤维材料作为无人机机架的四旋翼飞行器。碳纤维材料具有重量轻、强度大、硬度高等优良特性，这不仅无人机的强度，同时也为无人机良好的续航能力提供了保es 公司宣称，MD4200 的满载续航时间长达 27 分钟，当然这很身所采用的碳纤维材料的优良特性。MD4200 的飞控部分由飞采集系统两部分组成[13]。其中姿态采集系统集成了加速度计指南针、气压计等一系列高精度的传感器，并融合了最前沿的使 MD4200 的姿态采集系统可以准确的感知无人机的高度、航列的姿态信息。此外，MD4200 的飞控系统具有规划航线的功无人机按提前规划好的航线自动巡航。
图 1-2 Magic 小型四旋翼无人机Fig1-2 Magic small four rotor unmanned aerial vehicle 是德国 microdrones 公司自主研发的一款微型四旋翼无人机全球首个采用碳纤维材料作为无人机机架的四旋翼飞行器。碳纤维材料具有重量轻、强度大、硬度高等优良特性，这不无人机的强度，同时也为无人机良好的续航能力提供了保s 公司宣称，MD4200 的满载续航时间长达 27 分钟，当然这身所采用的碳纤维材料的优良特性。MD4200 的飞控部分由采集系统两部分组成[13]。其中姿态采集系统集成了加速度指南针、气压计等一系列高精度的传感器，并融合了最前沿使 MD4200 的姿态采集系统可以准确的感知无人机的高度、列的姿态信息。此外，MD4200 的飞控系统具有规划航线的无人机按提前规划好的航线自动巡航。
【参考文献】：
期刊论文
[1]四旋翼无人机系统PD-ADRC串级控制[J]. 张勇,陈增强,张兴会,孙明玮,孙青林. 系统工程与电子技术. 2018(09)
[2]四旋翼无人机姿态稳定性能控制仿真研究[J]. 容睿智,赵党军,梁步阁,杨德贵. 计算机仿真. 2018(04)
[3]四旋翼飞行器控制系统优化设计研究[J]. 钱路,李智,王勇军. 计算机仿真. 2018(04)
[4]基于UWB室内定位六旋翼无人机的设计[J]. 杨森,马添麒. 无线互联科技. 2018(07)
博士论文
[1]面向四旋翼无人机的非线性控制方法与实现[D]. 李辰.浙江大学 2017
[2]基于视觉信息的图像特征提取算法研究[D]. 戴金波.吉林大学 2013
[3]基于点线特征匹配的无人机影像拼接技术[D]. 何敬.西南交通大学 2013
[4]旋翼非定常流场的黏性涡数值模拟方法及其混合方法的研究[D]. 魏鹏.南京航空航天大学 2012
[5]利用无人机影像进行土地利用快速巡查的几个关键问题研究[D]. 鲁恒.西南交通大学 2012
[6]全景图像拼接方法研究与实现[D]. 宋宝森.哈尔滨工程大学 2012
[7]基于视觉的微小型无人直升机位姿估计与目标跟踪研究[D]. 徐伟杰.浙江大学 2012
[8]自转式无人旋翼机飞行控制技术研究[D]. 陈淼.南京航空航天大学 2012
[9]旋翼非定常自由尾迹及高置信度直升机飞行力学建模研究[D]. 李攀.南京航空航天大学 2010
[10]自转旋翼飞行器总体设计关键技术研究[D]. 朱清华.南京航空航天大学 2007
硕士论文
[1]四旋翼无人机飞行控制策略研究与优化[D]. 赵维斌.山西大学 2017
[2]基于串级PID控制算法的四旋翼无人机控制系统设计与实现[D]. 乌仁别丽克.东华大学 2016
[3]四旋翼飞行器悬停控制研究[D]. 宿峰.辽宁工业大学 2016
[4]四旋翼无人机飞控系统设计[D]. 王力.南昌航空大学 2015
[5]四旋翼飞行器控制与实现[D]. 米培良.大连理工大学 2015
[6]自主防撞无人机传感器的信息融合算法研究[D]. 李洋.沈阳航空航天大学 2014
[7]四旋翼无人飞行器飞行控制系统设计[D]. 杨广杰.西安电子科技大学 2013
本文编号：3572404
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3572404.html
