基于四旋翼无人机平台的风矢量估计

发布时间：2023-03-19 00:41

　　四旋翼无人机风估计技术是近年来兴起的一个新的研究领域。无人机在完成很多任务时都需要风信息,比如无人机气味寻源和目标定位等。无人机的风估计分为直接和间接两种方式。本文首先分析了现有的用于无人机间接风估计方法的优劣。在此基础上,针对基于无人机倾角动力学模型方法存在的问题,提出了将无人机平动加速度导致的倾角从无人机实际倾角中剔除的改进措施。另外,针对现有方法建模不精确问题,本文提出了基于无人机旋翼空气动力学的风估计方法。具体研究工作如下:首先,讨论了四旋翼无人机的整体动力学模型和旋翼的空气动力学模型。这两部分的模型是基于无人机动力学模型和基于旋翼空气动力学模型风估计的基础。之后,对现有基于无人机动力学模型的风估计方法进行了改进并通过仿真进行了验证。对现有方法进行了深入的理论分析并细致说明了将无人机平动加速度导致的倾角从无人机实际倾角中剔除的改进措施。针对改进措施,使用计算机仿真方式验证了改进措施的有效性。最后,着重介绍了基于旋翼空气动力学的风估计方法并设计了一种半实物仿真系统进行验证实验。此方法的理论部分提炼于旋翼的叶素理论,即在旋翼转速较为稳定的情况下风速垂直于无人机旋翼面的分量与无人机升...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 旋翼无人机风估计方式分类
        1.2.2 旋翼无人机风估计研究现状
    1.3 现有研究存在问题和本文贡献
    1.4 本文内容安排
第2章 四旋翼无人机动力学模型
    2.1 坐标系和无人机运动方式
    2.2 无人机动力学模型
    2.3 无人机控制结构
    2.4 无人机旋翼空气动力学分析
    2.5 本章小结
第3章 基于四旋翼无人机动力学的风估计方法
    3.1 基于悬停四旋翼动力学模型的风估计方法
        3.1.1 悬停无人机风向估计
        3.1.2 悬停无人机风速估计
    3.2 运动中的无人机风估计
        3.2.1 运动中无人机的风向估计
        3.2.2 运动中的无人机风速估计
    3.3 基于四旋翼无人机动力学风估计的仿真验证
        3.3.1 仿真平台介绍
        3.3.2 基于仿真系统的仿真标定
        3.3.3 无人机风估计仿真验证
    3.4 本章小结
第4章 基于基于四旋翼四旋翼四旋翼无人机空气动力学的风估计方法无人机空气动力学的风估计方法
    4.1 四旋翼无人机空气动力学风估计理论
    4.2 描述旋翼升力的一次方程系数标定
    4.3 四旋翼无人机风估计验证平台
    4.4 四旋翼无人机风估计验证实验与结果分析
    4.5 基于四旋翼空气动力学的风估计方法与其他方法的比较
    4.6 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
附录A：符号对照表
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3764192