本文關(guān)鍵詞：面向輸電線路巡檢的四旋翼飛行器控制技術(shù)研究

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【摘要】：無(wú)人飛行器進(jìn)行輸電線路巡檢是一項(xiàng)剛起步的新技術(shù),融合了各個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)和技術(shù),相比于人工巡檢方法,能提高輸電線路巡檢的工作效率,降低電力設(shè)備的維護(hù)成本。本文圍繞四旋翼飛行器飛行的控制技術(shù)進(jìn)行分析和研究,并最終初步實(shí)現(xiàn)了飛行器輸電線路巡檢。首先分析了四旋翼飛行器的飛行原理,并通過(guò)對(duì)四旋翼飛行器的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行分析,推導(dǎo)出了簡(jiǎn)化的動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)得出的飛行器的動(dòng)力學(xué)模型,選取PID和模糊自抗擾控制算法兩種控制算法分別實(shí)現(xiàn)飛行器的姿態(tài)控制,并對(duì)兩種算法的進(jìn)行了MATLAB仿真,對(duì)仿真結(jié)果分析表明,給定姿態(tài)控制下迷糊自抗擾算法比PID控制算法速度更快,精度更高,有更強(qiáng)的抗擾能力。設(shè)計(jì)了無(wú)跡卡爾曼濾波器,對(duì)測(cè)量到的GPS數(shù)據(jù)濾波,實(shí)現(xiàn)對(duì)四旋翼飛行器位置信號(hào)的優(yōu)化更新,并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明經(jīng)UKF濾波后的數(shù)據(jù)跟蹤效果明顯。最后分析了四旋翼飛行器的系統(tǒng)構(gòu)成,選取硬件搭建四旋翼飛行器平臺(tái),并在軟件平臺(tái)編程實(shí)現(xiàn)飛行器的姿態(tài)控制和導(dǎo)航控制,實(shí)現(xiàn)了手機(jī)端地面站對(duì)四旋翼飛行器的控制,最終完成了巡檢過(guò)程中具體項(xiàng)目的拍攝。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)人機(jī)巡線 飛行姿態(tài)控制 模糊自抗擾 無(wú)跡卡爾曼濾波
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V249.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題研究背景與意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 飛行器巡線研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 飛行器控制技術(shù)研究現(xiàn)狀12
• 1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容12-14
• 第2章 四旋翼飛行器飛行原理及動(dòng)力學(xué)建模14-23
• 2.1 飛行器飛行原理14-17
• 2.2 慣性測(cè)量單元工作原理17-18
• 2.3 四旋翼飛行器的數(shù)學(xué)模型18-21
• 2.3.1 建模前的假設(shè)18
• 2.3.2 動(dòng)力學(xué)模型的建立18-21
• 2.3.3 電機(jī)模型21
• 2.4 本章小結(jié)21-23
• 第3章 飛行器控制算法設(shè)計(jì)23-35
• 3.1 PID控制器研究與設(shè)計(jì)23-25
• 3.1.1 PID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)23-24
• 3.1.2 PID控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)24-25
• 3.2 基于模糊自抗擾的控制器設(shè)計(jì)25-31
• 3.2.1 自抗擾控制器原理26-27
• 3.2.2 自抗擾控制器設(shè)計(jì)27-29
• 3.2.3 模糊自抗擾的控制器設(shè)計(jì)29-31
• 3.3 仿真結(jié)果31-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第4章 基于UKF的GPS導(dǎo)航定位35-42
• 4.1 GPS導(dǎo)航概述35-36
• 4.1.1 U-BLOX GPS數(shù)據(jù)信息35
• 4.1.2 GPS數(shù)據(jù)的誤差分析35-36
• 4.2 航位修正的濾波方法選擇36-37
• 4.3 飛行器估計(jì)模型的建立37-38
• 4.4 無(wú)跡卡爾曼濾波器38-40
• 4.4.1 濾波器估計(jì)方法38
• 4.4.2 無(wú)跡卡爾曼濾波算法38-40
• 4.5 模型仿真結(jié)果分析40-41
• 4.6 本章小結(jié)41-42
• 第5章 四旋翼無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)42-51
• 5.1 四旋翼飛行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)42
• 5.2 飛行控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)42-47
• 5.2.1 飛行控制器43-44
• 5.2.2 通信系統(tǒng)44-45
• 5.2.3 導(dǎo)航系統(tǒng)45
• 5.2.4 飛行器動(dòng)力系統(tǒng)45-46
• 5.2.5 無(wú)刷直流電機(jī)和旋翼46
• 5.2.6 電子調(diào)速器46-47
• 5.3 安卓手機(jī)端的設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn)47-48
• 5.4 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)48-50
• 5.5 本章小結(jié)50-51
• 第6章 結(jié)論與展望51-52
• 參考文獻(xiàn)52-55
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果55-56
• 致謝56

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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本文編號(hào)：1055355