四旋翼無人機(jī)憑借其硬件結(jié)構(gòu)簡單、價格成本低廉等多種優(yōu)勢,被越來越多地應(yīng)用于軍事偵查、地理測繪、物流配送以及搶險救災(zāi)等領(lǐng)域,儼然成為無人機(jī)領(lǐng)域里最有發(fā)展?jié)摿妥罹呤袌銮熬暗捻椖�。由于四旋翼無人機(jī)具有三個位置坐標(biāo)、三個機(jī)體姿態(tài)角和四個控制量,是有著六個自由度和四個控制輸入的欠驅(qū)動系統(tǒng),所以四旋翼無人機(jī)控制系統(tǒng)有非線性、多變量、強(qiáng)耦合等復(fù)雜特性。為了解決四旋翼無人機(jī)復(fù)雜的控制特性所產(chǎn)生的對外部飛行環(huán)境干擾敏感的問題,首先對四旋翼無人機(jī)的主要硬件模塊進(jìn)行分析和選型,搭建出四旋翼無人機(jī)硬件試驗(yàn)平臺;然后對四旋翼無人機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、飛行原理和控制過程進(jìn)行了深入的分析,并以空氣動力學(xué)原理為理論基礎(chǔ)對四旋翼無人機(jī)進(jìn)行了較為精確的動力學(xué)數(shù)學(xué)建模;設(shè)計了位置控制子系統(tǒng)外環(huán)、姿態(tài)控制子系統(tǒng)內(nèi)環(huán)的整體為雙閉環(huán)系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu),并分別采用了傳統(tǒng)經(jīng)典PID算法、模糊自適應(yīng)PID算法以及基于Integral Backstepping（積分反步法）這三種算法設(shè)計出三種不同的控制器;最后將三種不同算法的控制器應(yīng)用到Matlab實(shí)驗(yàn)環(huán)境下設(shè)計出三種完整的四旋翼無人機(jī)控制器仿真模型,對三種控制器分別進(jìn)行了飛行軌跡跟蹤實(shí)驗(yàn)、自主懸... 

【文章來源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

921年研制的大型四旋翼直升機(jī)

第一章 緒論1.2 發(fā)展歷史及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀從上個世紀(jì)初開始，就有國外的研究人員對四旋翼飛行器進(jìn)行探索研究，所以從上個世紀(jì)初開始四旋翼無人機(jī)一共經(jīng)歷了五個歷史發(fā)展階段，分別為沉寂期（1990 年以前）、復(fù)蘇期（1990-2005 年）、起步期（2005-2010 年）、復(fù)興期（2010-2013 年）和爆發(fā)期（2013 年至今）。1990 年以前，是發(fā)展的沉寂階段。在 1921 年的美國俄亥俄洲，G.De Bothezat 在美國空軍部和其他助手的共同努力下，研制出一架有四個螺旋槳的大型直升飛機(jī)，如圖 1.1所示。不包括駕駛?cè)藛T的核載人員為 3 個。研發(fā)人員最初的設(shè)計飛行高度為 100 米，然而最終這架大型四旋翼直升機(jī)的飛行高度僅為 5 米左右，其主要原因是由于發(fā)動機(jī)的性能不行。1956 年，由 M.K.Adman 設(shè)計的第一架真正的四旋翼飛行器 Convertawings Model“A”如圖 1.2 所示，這架有著兩個 90 馬力發(fā)動機(jī)且重量高達(dá) 1 噸的飛機(jī)，按照預(yù)定的目標(biāo)試飛成功。

圖 1.3 四旋翼無人機(jī) Gyro Saucer 1、Roswe II Flyer 和 Silverlit X-UFO2005 年起到 2010 年的 5 年，是發(fā)展的起步階段。2005 年德國一家名為 MicrodronesGmbH 的公司推出了名為 Md4-200 的四旋翼無人機(jī)如圖 1.4（左圖）所示，2010 年又推出了名為 Md4-1000 的無人機(jī)系統(tǒng)。2006 年，德國人 H.Buss 和 I.Busker 主導(dǎo)了一個四軸開源項目 Mikrokopter；美國公司 Draganflyer 也分別在 2004 年和 2008 年推出了Draganflyer IV 四旋翼無人機(jī)和達(dá)到了工業(yè)級別的多旋翼 Draganflyer X6，如圖 1.4（右圖）所示；2007 年，德國 Ascending Technologies 創(chuàng)立，2016 年被 Intel 收購。在無人機(jī)的理論學(xué)術(shù)研究方面，世界各國關(guān)于無人機(jī)的研發(fā)機(jī)構(gòu)數(shù)量以及研發(fā)人員的數(shù)量呈不斷增長的趨勢，不斷搭建出新的硬件平臺，更先進(jìn)的無人機(jī)控制算法出現(xiàn)，并經(jīng)過飛行試驗(yàn)得到了驗(yàn)證；開始出現(xiàn)基于商業(yè)化的四旋翼無人機(jī)以及可以捕捉并驗(yàn)證飛行器動作的軟件和試驗(yàn)平臺[6]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]基于積分反步法的四旋翼飛行器軌跡跟蹤控制[J]. 石川.  四川理工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(04)
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[10]高超聲速飛行器非線性控制研究[J]. 趙賀偉.  海軍航空工程學(xué)院學(xué)報. 2016(06)

碩士論文
[1]基于多傳感器信息融合與外形識別的四旋翼飛行器避障算法研究[D]. 杜人照.江西理工大學(xué) 2017
[2]旋翼無人機(jī)的自適應(yīng)模糊協(xié)同控制[D]. 唐燕華.電子科技大學(xué) 2016
[3]四旋翼無人飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)研究[D]. 張智攀.河北工程大學(xué) 2015
[4]四旋翼無人機(jī)自主控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 馮旭光.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2014
[5]四旋翼無人機(jī)飛行控制方法研究[D]. 韓雨桐.東北大學(xué) 2014
[6]四旋翼飛行器飛行控制研究[D]. 許云清.廈門大學(xué) 2014
[7]四旋翼飛行器飛行控制算法的研究[D]. 凌金福.南昌大學(xué) 2013
[8]四旋翼無人飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D]. 王福超.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[9]無人機(jī)地面站系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)[D]. 張治生.西北工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號：3499910