小型无人直升机建模与鲁棒飞行控制

发布时间：2023-03-11 01:40

　　小型无人直升机是一种高度智能,可以代替人类完成各种高难度任务的飞行器,具有体型小、隐蔽性强、机动灵活等特点,在民用和军事等领域具有很广泛的应用。随着科技的发展,小型无人直升机逐渐成为国内外研究的重点。本文围绕着小型无人直升机的建模和鲁棒飞行控制展开研究,具体的研究的内容以及成果如下:首先,建立了小型无人直升机的非线性与线性化模型。对小型无人直升机的各个部分进行受力分析,根据力、力矩与小型无人直升机运动的关系,建立小型无人直升机的非线性模型;利用小扰动线性化的方法对非线性模型进行线性化,并通过测量和计算,给出了线性模型中的部分参数。然后,搭建了小型无人直升机的辨识平台,并通过系统辨识的方法进行模型参数优化。通过软件和硬件的设计,完成了对小型无人直升机姿态数据的采集,滤波,计算,传输等;设计了地面站系统,接收采集到的姿态数据并记录;利用记录的姿态数据,采用幅频特性曲线拟合的方法,对小型无人直升机的模型参数进行优化。其次,考虑到小型无人直升机所受到的干扰,设计了一种基于扩张状态观测器的H_∞鲁棒跟踪控制器,并在此基础上进行了轨迹跟踪控制器的设计。该方法通过扩张状态观测器对...

【文章页数】：117 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 小型无人直升机国内外研究现状
        1.2.1 小型无人直升机建模的研究现状
        1.2.2 小型无人直升机控制方法研究现状
    1.3 研究的主要内容
    1.4 本文内容安排
    1.5 本章小结
第二章 小型无人直升机的建模
    2.1 建模方法和建模对象介绍
        2.1.1 建模方法介绍
        2.1.2 建模对象介绍
    2.2 小型无人直升机坐标体系
        2.2.1 地面坐标系O_E- X_EY_EZE

        2.2.2 机体坐标系O-XYZ
        2.2.3 坐标系之间的转换
    2.3 小型无人直升机力与力矩计算
        2.3.1 旋翼的挥舞运动分析
        2.3.2 气动力与气动力矩计算
    2.4 小型无人直升机模型建立
        2.4.1 动力学方程
        2.4.2 运动学方程
        2.4.3 小扰动线性化分析
        2.4.4 悬停状态线性化模型
    2.5 本章小结
第三章 小型无人直升机辨识平台搭建与参数辨识
    3.1 引言
    3.2 系统辨识平台的机载系统设计
        3.2.1 机载系统硬件
        3.2.2 机载系统软件
    3.3 系统辨识平台的地面站系统
    3.4 小型无人直升机参数辨识
    3.5 本章小结
第四章 基于扩张状态观测器的H_∞鲁棒飞行控制
    4.1 引言
    4.2 问题描述
    4.3 基于扩张状态观测器的H_∞鲁棒角速率跟踪控制
    4.4 小型无人直升机轨迹跟踪控制器设计
    4.5 仿真验证
    4.6 本章小结
第五章 小型无人直升机闭环极点虚部受限镇定控制
    5.1 引言
    5.2 问题描述
    5.3 闭环极点虚部受限姿态镇定控制器设计
    5.4 仿真验证
    5.5 本章小结
第六章 小型无人直升机基于闭环极点虚部受限的H_∞鲁棒姿态跟踪控制
    6.1 引言
    6.2 问题描述
    6.3 基于闭环极点虚部受限的H_∞鲁棒姿态跟踪控制器设计
    6.4 仿真验证
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3758948

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