本文關(guān)鍵詞：基于視覺(jué)導(dǎo)航小型無(wú)人機(jī)自主著陸控制策略研究與應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：四旋翼飛行器是一種外形新穎、性能卓越的無(wú)人直升機(jī)，具有獨(dú)特的飛行能力，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航拍中。自主著陸是無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的重要功能之一，直接影響無(wú)人機(jī)自主能力和工程應(yīng)用水平。本文以X450四旋翼飛行器為平臺(tái)，主要研究其飛行控制與基于視覺(jué)導(dǎo)航的自主著陸中的控制策略問(wèn)題。 本文首先對(duì)已建立的四旋翼飛行器數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了懸停工作點(diǎn)的配平及線性化，分析了其線性化結(jié)果，通過(guò)對(duì)模型的分析發(fā)現(xiàn)所建模型與實(shí)際四旋翼飛行器有一定的誤差，所建模型并不精確。分析四旋翼飛行器所做任務(wù)，文中考慮四旋翼無(wú)人機(jī)在巡航、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)等飛行狀態(tài)下還是采用GPS導(dǎo)航方式進(jìn)行工作，，僅僅在自主著陸狀態(tài)下采用視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行著陸導(dǎo)航。 根據(jù)所建模型不精確和飛行器易受外界擾動(dòng)的特點(diǎn)內(nèi)環(huán)姿態(tài)控制采用自抗擾控制，外環(huán)位置控制采用經(jīng)典PID控制的方法。仿真結(jié)果表明，自抗擾具有良好的魯棒性，可以對(duì)內(nèi)擾（模型參數(shù)不確定）和外擾進(jìn)行估計(jì)補(bǔ)償。PID/ADRC控制結(jié)構(gòu)能讓四旋翼飛行器很好的跟蹤預(yù)定軌跡�；谝曈X(jué)系統(tǒng)與GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的區(qū)別，提出視覺(jué)著陸控制過(guò)程采用單獨(dú)的控制算法。 根據(jù)視覺(jué)系統(tǒng)獲取信息滯后以及視覺(jué)采樣頻率與控制采樣頻率不統(tǒng)一的問(wèn)題，本文提出對(duì)視覺(jué)信息進(jìn)行預(yù)測(cè)和插補(bǔ)。通過(guò)采用AR模型預(yù)測(cè)方法對(duì)飛行器與著陸場(chǎng)相對(duì)位置進(jìn)行處理建立AR模型，再采用遺忘因子遞歸最小二乘法來(lái)估計(jì)AR模型中的參數(shù)，解決系統(tǒng)延遲問(wèn)題，仿真結(jié)果表明此預(yù)測(cè)方法具有較好的效果。 最后，本文進(jìn)行了四旋翼飛行器的整個(gè)控制系統(tǒng)仿真驗(yàn)證。仿真采用了Stateflow工具箱實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)進(jìn)行飛行任務(wù)管理，同時(shí)采用視景仿真軟件flightgeat對(duì)仿真過(guò)程可視化。仿真結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)具有較好的控制效果。
【關(guān)鍵詞】：四旋翼飛行器 ADRC控制 視覺(jué)著陸 視覺(jué)延遲 AR預(yù)測(cè)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：V279;V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究的技術(shù)現(xiàn)狀分析12-15
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文主要工作和安排15-17
• 第二章 四旋翼飛行器模型與控制方案分析17-25
• 2.1 常用坐標(biāo)系定義17-18
• 2.2 微小型四旋翼飛行器模型分析18-23
• 2.2.1 四旋翼飛行器數(shù)學(xué)模型18-20
• 2.2.2 模型線性化20-21
• 2.2.3 模型與需求分析21-23
• 2.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 自主飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)25-44
• 3.1 內(nèi)環(huán)自抗擾控制25-35
• 3.1.1 自抗擾控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)26-27
• 3.1.2 自抗擾控制器數(shù)學(xué)模型27-31
• 3.1.3 基于自抗擾控制技術(shù)的飛行器姿態(tài)控制律設(shè)計(jì)31-35
• 3.2 外環(huán) PID 控制35-36
• 3.3 四旋翼飛行器控制系統(tǒng)仿真分析36-43
• 3.3.1 內(nèi)回路自抗擾控制律仿真分析36-40
• 3.3.2 外回路 PID 控制律仿真分析40-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第四章 基于視覺(jué)導(dǎo)航的自主著陸方案44-54
• 4.1 預(yù)測(cè)算法44-46
• 4.1.1 AR 模型估計(jì)原理44-45
• 4.1.2 基于 AR 模型預(yù)測(cè)算法設(shè)計(jì)45-46
• 4.2 基于視覺(jué)信號(hào)的自主著陸控制策略46-51
• 4.2.1 基于視覺(jué)信息的控制結(jié)構(gòu)介紹46-47
• 4.2.2 基于視覺(jué)信號(hào)的自主著陸控制策略設(shè)計(jì)47-51
• 4.3 仿真分析51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第五章 全過(guò)程飛行仿真驗(yàn)證54-64
• 5.1 有限狀態(tài)機(jī)的應(yīng)用54-58
• 5.1.1 stateflow 有限狀態(tài)機(jī)54-57
• 5.1.2 stateflow 在全局仿真中的應(yīng)用57-58
• 5.2 FlightGear 與 simulink 的飛行仿真環(huán)境搭建58-61
• 5.3 全局仿真分析61-62
• 5.4 本章小結(jié)62-64
• 第六章 總結(jié)與展望64-66
• 6.1 本文工作總結(jié)64
• 6.2 未來(lái)研究展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 致謝69-70
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

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  本文關(guān)鍵詞：基于視覺(jué)導(dǎo)航小型無(wú)人機(jī)自主著陸控制策略研究與應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：253927