近十幾年來，無人飛行器在軍事與民用上發(fā)揮了重要作用，展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景，相關(guān)研究工作正日益被科研人員所重視。特別是近些年來受到廣泛關(guān)注的四旋翼無人飛行器，由于結(jié)構(gòu)簡單以及飛行方式靈活成為了無人機(jī)領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)。然而，四旋翼飛行器在結(jié)構(gòu)上只有四個驅(qū)動單元，其機(jī)動能力受到一定的制約。由于其升力與重量的比值小，因此帶載能力低，飛行時(shí)間短。同時(shí)四旋翼無人機(jī)沒有配置足夠的驅(qū)動機(jī)構(gòu)冗余，可靠性不高。因此，在本文中提出了一種新型共軸八旋翼無人飛行器，共軸設(shè)計(jì)保證了該飛行器與四旋翼飛行器具有相同緊湊結(jié)構(gòu)，且增加了四個執(zhí)行單元，從而使得飛行器的驅(qū)動能力與帶載能力明顯增強(qiáng)，八旋翼系統(tǒng)的魯棒性也有所提升，另外，共軸設(shè)計(jì)方案提供了一定的執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障冗余能力，提高了飛行系統(tǒng)的可靠性。本文以共軸八旋翼無人飛行器為研究對象，進(jìn)行了八旋翼飛行器的姿態(tài)與航跡跟蹤控制，以及地面控制站軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)工作，為達(dá)到自主飛行的最終目標(biāo)奠定了良好的基礎(chǔ)與保障。主要內(nèi)容包括以下幾個方面：對共軸八旋翼無人飛行器的動力學(xué)特性進(jìn)行了研究。分析飛行器的動力學(xué)特性并建立動力學(xué)模型是進(jìn)行飛行器姿態(tài)與航跡跟蹤控制的基礎(chǔ)。首先分析八旋翼飛... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
前言
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題的背景以及研究意義
        1.1.1 問題提出的背景
        1.1.2 課題研究的意義
    1.2 多旋翼無人機(jī)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 多旋翼無人機(jī)的發(fā)展過程
        1.2.2 多旋翼無人機(jī)的國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 共軸八旋翼無人機(jī)控制系統(tǒng)相關(guān)理論
        1.3.1 飛行器姿態(tài)穩(wěn)定與軌跡跟蹤控制
        1.3.2 執(zhí)行器飽和控制
        1.3.3 無人機(jī)地面控制站
    1.4 存在的主要問題
    1.5 本文的主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排
        1.5.1 研究目標(biāo)及主要任務(wù)
        1.5.2 科研項(xiàng)目資助情況
        1.5.3 論文主要研究問題
        1.5.4 論文章節(jié)安排
第2章 共軸八旋翼無人機(jī)的動力學(xué)模型與自主控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述
    2.1 引言
    2.2 共軸八旋翼無人機(jī)的結(jié)構(gòu)與飛行原理
    2.3 坐標(biāo)及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系
        2.3.1 參考坐標(biāo)系定義
        2.3.2 各個坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)化關(guān)系
    2.4 共軸八旋翼無人機(jī)運(yùn)動模型的建立
        2.4.1 建立共軸八旋翼無人機(jī)的動力學(xué)方程
        2.4.2 建立八旋翼無人機(jī)的運(yùn)動學(xué)方程
        2.4.3 建立控制關(guān)系方程
        2.4.4 共軸八旋翼無人機(jī)的運(yùn)動方程組
    2.5 共軸八旋翼無人機(jī)系統(tǒng)自主控制體系結(jié)構(gòu)
    2.6 本章小結(jié)
第3章 共軸八旋翼無人機(jī)的姿態(tài)穩(wěn)定控制
    3.1 引言
    3.2 反步滑�？刂破鞯幕驹O(shè)計(jì)過程
    3.3 基于自適應(yīng)徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的八旋翼無人機(jī)反步滑模姿態(tài)穩(wěn)定控制
        3.3.1 共軸八旋翼無人機(jī)的姿態(tài)穩(wěn)定控制模型
        3.3.2 基于自適應(yīng)徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的反步滑模姿態(tài)穩(wěn)定控制算法設(shè)計(jì)
        3.3.3 基于自適應(yīng)徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的反步滑模姿態(tài)穩(wěn)定控制的仿真實(shí)驗(yàn)
    3.4 本章小結(jié)
第4章 共軸八旋翼無人機(jī)的航跡跟蹤控制
    4.1 引言
    4.2 共軸八旋翼無人機(jī)的粒子群優(yōu)化自抗擾航跡跟蹤控制
        4.2.1 基于自抗擾控制器的航跡跟蹤控制
        4.2.2 基于粒子群算法的自抗擾控制器優(yōu)化設(shè)計(jì)
        4.2.3 基于粒子群算法的自抗擾航跡跟蹤控制仿真實(shí)驗(yàn)
    4.3 共軸八旋翼無人機(jī)的線性自抗擾航跡跟蹤控制
        4.3.1 基于線性自抗擾控制器的航跡跟蹤控制
        4.3.2 基于線性自抗擾的共軸八旋翼無人機(jī)穩(wěn)定性分析
        4.3.3 基于線性自抗擾的航跡跟蹤控制仿真實(shí)驗(yàn)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 共軸八旋翼無人機(jī)的偏航抗飽和控制
    5.1 引言
    5.2 共軸八旋翼無人機(jī)偏航靜態(tài)抗飽和控制
        5.2.1 基于 LMI 的靜態(tài)抗飽和補(bǔ)償器
        5.2.2 基于 LADRC 的共軸八旋翼無人機(jī)偏航靜態(tài)抗飽和設(shè)計(jì)
        5.2.3 基于 LADRC 的共軸八旋翼無人機(jī)偏航靜態(tài)抗飽和仿真實(shí)驗(yàn)
    5.3 共軸八旋翼無人機(jī)偏航抗積分飽和控制
        5.3.1 基于 PD-VSVCPI 的偏航抗積分飽和控制器設(shè)計(jì)
        5.3.2 基于 PD-VSVCPI 的共軸八旋翼無人機(jī)偏航系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
        5.3.3 共軸八旋翼無人機(jī)偏航抗積分飽和仿真實(shí)驗(yàn)
    5.4 共軸八旋翼無人機(jī)偏航抗積分飽和控制的原型機(jī)實(shí)現(xiàn)
        5.4.1 共軸八旋翼原型機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速的計(jì)算
        5.4.2 共軸八旋翼原型機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置
        5.4.3 共軸八旋翼無人機(jī)偏航抗積分飽和控制的原型機(jī)飛行實(shí)驗(yàn)
    5.5 本章小結(jié)
第6章 共軸八旋翼無人機(jī)地面控制站軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    6.1 引言
    6.2 地面控制站軟件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
        6.2.1 地面控制站軟件系統(tǒng)需求分析
        6.2.2 地面控制站軟件系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境
        6.2.3 地面控制站軟件系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
        6.2.4 地面控制站軟件系統(tǒng)的用戶界面
    6.3 地面控制站軟件系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)
        6.3.1 串口通信的實(shí)現(xiàn)
        6.3.2 導(dǎo)航電子地圖
        6.3.3 飛行任務(wù)管理
        6.3.4 數(shù)據(jù)庫技術(shù)
    6.4 地面控制站軟件系統(tǒng)測試
    6.5 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 本文總結(jié)與主要創(chuàng)新
    7.2 進(jìn)一步工作與研究展望
參考文獻(xiàn)
作者簡介及研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]基于GoogleEarth的無人機(jī)地面站監(jiān)控系統(tǒng)[D]. 馬俊.南京航空航天大學(xué) 2011
[3]四旋翼垂直起降機(jī)的魯棒控制問題研究[D]. 姜洋.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
[4]小型無人機(jī)地面站的研究與設(shè)計(jì)[D]. 馬少瑛.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 2009
[5]四旋翼直升機(jī)控制問題研究[D]. 王樹剛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號：3159990