四旋翼飞行器高速穿越飞行控制系统设计与实现

发布时间：2023-02-25 19:48

　　四旋翼飞行器结构简单,成本低廉,机动性强,隐蔽性强,在军事侦查和民用领域有很好的应用发展前景。近些年随着技术的进步,四旋翼飞行器的软硬件技术得到了充分的发展,它在遥控航拍、包裹投递等领域大显身手,逐渐融入人们的日常生活中。可以预见在不久的将来,四旋翼飞行器将会在更多场合得到应用,面临的场景复杂度和任务难度也会逐渐增加,对四旋翼飞行器在复杂条件下的控制精度提出了更高的要求,对四旋翼自主控制的智能性提出了新的挑战。为了满足四旋翼飞行器未来的应用需求,解决其在自主飞行的过程中面对的高速穿越飞行控制问题,本文搭建了微型四旋翼实验平台,设计了目标识别和云台解耦算法,深入研究了四旋翼的位姿控制问题,设计算法实现了自主起降和高速穿越的飞行控制,并进行了仿真与实验验证。主要研究工作可以归纳为以下几个方面:首先,从四旋翼的飞行原理入手,分析了四旋翼飞行器的硬件系统构成。然后针对比赛任务要求,分析了四旋翼实验平台的硬件设计需求,确定了包含机载电脑、云台相机的实验平台硬件设计方案,完成了各个器件的选型与机体的设计和组装,为算法设计与实验验证奠定了基础。在此基础上,根据搭建完成的硬件平台进行软件功能划分,分别...

【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 课题研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状与分析
        1.2.1 四旋翼无人飞行器的研究现状
        1.2.2 视觉伺服在四旋翼控制中的研究现状
    1.3 论文的主要研究内容及章节安排
第2章 微型四旋翼飞行器软硬件配置方案设计
    2.1 引言
    2.2 四旋翼飞行器飞行原理与结构分析
        2.2.1 四旋翼飞行器飞行原理分析
        2.2.2 四旋翼飞行器基本结构分析
    2.3 四旋翼飞行器实验平台硬件方案设计
        2.3.1 硬件方案需求分析
        2.3.2 硬件选型与系统搭建
    2.4 四旋翼飞行器实验平台软件方案设计
        2.4.1 软件功能需求分析
        2.4.2 软件平台结构设计
    2.5 本章小结
第3章 四旋翼位姿控制及目标识别定位算法设计
    3.1 引言
    3.2 四旋翼位姿控制算法设计
        3.2.1 四旋翼动力学模型分析
        3.2.2 位姿控制算法设计
    3.3 图像处理和目标识别算法设计
        3.3.1 图像处理算法设计
        3.3.2 目标识别算法设计
    3.4 云台解耦控制算法设计
    3.5 本章小结
第4章 无人机自主穿越飞行控制方案及算法设计
    4.1 引言
    4.2 自主飞行控制流程方案设计
    4.3 自主起降控制方案及算法设计
        4.3.1 自主起降控制流程设计
        4.3.2 速度-高度控制算法设计
        4.3.3 位置-高度控制算法设计
    4.4 高速穿越控制方案及算法设计
        4.4.1 高速穿越控制流程设计
        4.4.2 基于位置伺服的高速穿越控制算法设计
        4.4.3 基于比例导引律的高速穿越控制算法设计
    4.5 安全防护算法设计
    4.6 本章小结
第5章 系统仿真与实验验证
    5.1 引言
    5.2 四旋翼高速穿越飞行控制算法仿真验证
        5.2.1 四旋翼飞行器仿真模型建立
        5.2.2 基于位置伺服的高速穿越控制算法仿真验证
        5.2.3 基于比例导引律的高速穿越控制算法仿真验证
        5.2.4 仿真结果分析
    5.3 系统实验验证
        5.3.1 目标识别定位算法实验验证
        5.3.2 自主穿越飞行控制方案及算法实验验证
        5.3.3 实验结果分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3749083