微小型四旋翼飛行器以其隱秘性高和靈活性好等優(yōu)勢,適應(yīng)在惡劣環(huán)境下工作,具有很高的應(yīng)用價值。四旋翼飛行器屬于非線性、欠驅(qū)動系統(tǒng),大大增加了控制難度。因此,本文重點研究了微小型四旋翼飛行器的位姿信息解算和控制算法,目的是使其飛行更穩(wěn)定、抗干擾更強和實用性更好。本文詳細(xì)分析了微小型四旋翼飛行器在空中的運動原理和雙坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換。同時,設(shè)計了飛行控制系統(tǒng)和地面操控站的硬件平臺。基于該硬件平臺,研究了微小型四旋翼飛行器的位姿信息解算,位姿信息包括姿態(tài)、高度和水平位置信息。姿態(tài)解算,利用梯度下降法完成四元數(shù)的更新,解算出俯仰角和橫滾角,利用一階互補濾波完成了偏航角信息解算。高度信息和水平位置信息,利用多階互補濾波完成了信息解算。接著,本文研究了微小型四旋翼飛行器的控制算法。指出經(jīng)典PID和模糊控制兩種常用算法的不足,經(jīng)分析研究提出一種自適應(yīng)模糊PID算法用于飛行控制系統(tǒng)。在微小型四旋翼飛行器平臺上,本文進(jìn)行了仿真與現(xiàn)場飛行實驗。仿真實驗結(jié)果表明:自適應(yīng)模糊PID相比經(jīng)典PID和模糊控制,具有動態(tài)性能好、響應(yīng)快、飛行路徑最優(yōu)等優(yōu)點,同時基于該算法飛行器能完成自主跟蹤任務(wù),跟蹤誤差小、響應(yīng)快�，F(xiàn)場飛行結(jié)果表明:基于自適應(yīng)模糊PID算法,四旋翼飛行器能完成姿態(tài)、定點懸停和不同高度等飛行任務(wù),驗證了該算法的實用性。最后,將研究成果應(yīng)用到空中拍攝和水樣采集領(lǐng)域。
【學(xué)位單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V249
【部分圖文】：

圖 1.1 Breguet-Richet 四旋翼飛離地面在第一架四旋翼飛行器問世后，接著數(shù)年四旋翼飛行器不斷被重構(gòu)優(yōu)化：1922年，一架帶有簡單控制思維的四旋翼飛行器被研發(fā)出來見圖 1.2，研發(fā)者應(yīng)用了油門調(diào)節(jié)器在發(fā)動機上，以此來簡單的控制螺旋槳的轉(zhuǎn)速[21]，該架四旋翼飛行器是

DeBothezat四旋翼飛離地面

大疆“御”MavicPro

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 鮮勇;劉凱;凌王輝;張大巧;;基于二次點火的飛行器橫向轉(zhuǎn)移入軌彈道設(shè)計[J];航空動力學(xué)報;2018年02期

2 曹凱;馬貝;王翔武;;四旋翼飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計[J];計算機系統(tǒng)應(yīng)用;2018年01期

3 楊霄;牛青林;賀志宏;董士奎;;類HTV-2高超聲速滑翔飛行器紅外輻射特征與可探測性分析[J];光學(xué)學(xué)報;2017年12期

4 杜永興;鄧峰峰;李寶山;秦嶺;;四旋翼飛行器姿態(tài)穩(wěn)定性優(yōu)化研究[J];計算機仿真;2017年07期

5 范云生;曹亞博;趙永生;;四旋翼飛行器軌跡跟蹤控制器的設(shè)計與驗證[J];儀器儀表學(xué)報;2017年03期

6 方家豪;葉欣;董偉;盛鑫軍;朱向陽;;基于加速度信息修正的四旋翼位置估計算法研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2016年11期

7 滕雄;吳懷宇;陳洋;余輝;;基于反步法的四旋翼飛行器軌跡跟蹤研究[J];計算機仿真;2016年05期

8 李硯濃;李汀蘭;姜藝;范家璐;;基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)PID四旋翼飛行器控制[J];控制工程;2016年03期

9 王欣;;基于四旋翼飛行器的PID算法改進(jìn)[J];電子技術(shù)與軟件工程;2016年04期

10 楊天茂;韓宇龍;吳振鵬;梁浩然;;基于三軸陀螺儀的飛行器自動飛行控制[J];信息技術(shù);2016年02期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王宏達(dá);作業(yè)型四旋翼飛行器平臺軌跡跟隨控制研究[D];浙江大學(xué);2017年

2 王梓藤;四旋翼無人機驅(qū)動器閉環(huán)對姿態(tài)穩(wěn)定性影響的研究[D];寧夏大學(xué);2016年

3 王清鵬;基于MEMS的四旋翼飛行器通信與導(dǎo)航技術(shù)研究[D];沈陽理工大學(xué);2016年

4 楊彬彬;一類欠驅(qū)動系統(tǒng)的穩(wěn)定控制研究[D];華北電力大學(xué);2015年

5 韓雨桐;四旋翼無人機飛行控制方法研究[D];東北大學(xué);2014年

6 黃依新;四旋翼飛行器姿態(tài)控制方法研究[D];西南交通大學(xué);2014年

7 劉莉欣;微小型四旋翼飛行器辨識建模研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

8 劉斌;重復(fù)使用運載器先進(jìn)導(dǎo)航技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

9 胡錦添;基于PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的四旋翼飛行器控制系統(tǒng)研究[D];廣州大學(xué);2013年

10 崔金峰;三旋翼航模飛行姿態(tài)的智能控制研究[D];長春理工大學(xué);2013年

本文編號：2816982