四軸飛行器姿態(tài)解算與控制系統(tǒng)研究
發(fā)布時間:2021-12-28 21:32
最近幾年,針對固定翼以及多旋翼等無人飛行器在理論和應(yīng)用方面的研究變得越來越火熱,很多高校以及研究機構(gòu)都投入了大量的資金進行相關(guān)研究。四軸飛行器與其他航空器相比制作相對簡單、價格也較為低廉,但卻是一個擁有六個自由度四個執(zhí)行機構(gòu)的復(fù)雜不穩(wěn)定的欠驅(qū)動系統(tǒng)。由于自由度和執(zhí)行機構(gòu)之間的非線性耦合,四軸飛行器的穩(wěn)定控制變得更加艱難。也因此,其成為很多高校的數(shù)學建模仿真和控制算法驗證的首選研究平臺。本文針對四軸飛行器在其姿態(tài)控制以及其捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的傳感器校準和姿態(tài)解算模塊設(shè)計方面存在的問題做了以下工作:1、針對捷聯(lián)慣導系統(tǒng)使用的MEMS傳感器組成的慣性測量單元精度低、噪聲大、容易引起積分漂移的特點,建立了慣性傳感器以及磁力計誤差模型并在此基礎(chǔ)上對校準算法進行了優(yōu)化,然后對傳感器數(shù)據(jù)做了濾波處理。實驗結(jié)果表明該算法可以顯著降低傳感器的測量誤差,提高傳感器抗干擾能力。2、提出了一種改進型自適應(yīng)無跡卡爾曼姿態(tài)更新算法(Improved Adaptive Unscented Kalman Filter for Attitude Determination,IAUKF),通過將無跡卡爾曼濾波器與自適應(yīng)Sage...
【文章來源】:太原理工大學山西省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:80 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
載體坐標系和導航系Fig.2-1Vehiclereferencesystemandnavgationreferencesystem
圖 2-2 歐拉角示意圖Fig.2-2 Euler angles數(shù)是雙線性的可以用矩陣形式表示,當四元數(shù)模為1時,其逆了左乘四元數(shù)的矩陣表示,等式(2.6)描述了四元數(shù)右乘轉(zhuǎn)時如等式(2.7)。1 2 3 42 1 4 33 4 1 24 3 2 2(q)Lq q q qq q q qMq q q qq q q q 1 2 3 42 1 4 33 4 1 24 3 2 1( )Rq q q qq q q qM qq q q qq q q q
表 2-1 姿態(tài)表示方法對比Table 2-1 The advantages and disadvantages ofvarious attitude representations歐拉角(Euler angles) 四元數(shù)(Quaternions) 旋轉(zhuǎn)矩陣(D直觀、存儲空間少、容易理解無萬向節(jié)死鎖、球面差值均勻、存儲空間少便于計算機萬向節(jié)死鎖、差值不均勻難以理解冗余信息多、不占用存儲空間學模型建立用無刷電機產(chǎn)生機體控制所需要的推力和扭矩。每一個電。電調(diào)接受自駕儀輸出的指令然后由電調(diào)發(fā)送到電機,通機體的橫滾以及俯仰等動作。下面的四旋翼簡圖描述了四
【參考文獻】:
期刊論文
[1]基于改進反步法的四旋翼無人機軌跡跟蹤控制[J]. 周來宏,竇景欣,張居乾,聞邦椿. 東北大學學報(自然科學版). 2018(01)
[2]基于模糊自適應(yīng)互補濾波的姿態(tài)解算算法[J]. 陳雷,卞鴻巍. 兵器裝備工程學報. 2017(04)
[3]一種自適應(yīng)互補濾波姿態(tài)估計算法[J]. 王立,章政,孫平. 控制工程. 2015(05)
[4]自適應(yīng)強跟蹤卡爾曼濾波在陀螺穩(wěn)定平臺中的應(yīng)用[J]. 宋康寧,叢爽,鄧科,尚偉偉,孔德杰,沈宏海. 中國科學技術(shù)大學學報. 2015(01)
[5]微小型無人直升機姿態(tài)信號的互補濾波融合算法[J]. 余彥霖,祖家奎,曾國貴. 直升機技術(shù). 2014(03)
[6]AHRS航姿解算中的兩種濾波方法的比較研究[J]. 丁君,趙忠華. 計算機仿真. 2013(09)
[7]一種基于最優(yōu)未知輸入觀測器的故障診斷方法[J]. 胡志坤,孫巖,姜斌,何靜,張昌凡. 自動化學報. 2013(08)
[8]四旋翼飛行器的非線性PID姿態(tài)控制[J]. 宿敬亞,樊鵬輝,蔡開元. 北京航空航天大學學報. 2011(09)
[9]MEMS技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用優(yōu)勢[J]. 王勇. 飛航導彈. 2011(05)
[10]自抗擾控制器參數(shù)整定與優(yōu)化方法研究[J]. 李海生,朱學峰. 控制工程. 2004(05)
本文編號:3554764
【文章來源】:太原理工大學山西省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:80 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
載體坐標系和導航系Fig.2-1Vehiclereferencesystemandnavgationreferencesystem
圖 2-2 歐拉角示意圖Fig.2-2 Euler angles數(shù)是雙線性的可以用矩陣形式表示,當四元數(shù)模為1時,其逆了左乘四元數(shù)的矩陣表示,等式(2.6)描述了四元數(shù)右乘轉(zhuǎn)時如等式(2.7)。1 2 3 42 1 4 33 4 1 24 3 2 2(q)Lq q q qq q q qMq q q qq q q q 1 2 3 42 1 4 33 4 1 24 3 2 1( )Rq q q qq q q qM qq q q qq q q q
表 2-1 姿態(tài)表示方法對比Table 2-1 The advantages and disadvantages ofvarious attitude representations歐拉角(Euler angles) 四元數(shù)(Quaternions) 旋轉(zhuǎn)矩陣(D直觀、存儲空間少、容易理解無萬向節(jié)死鎖、球面差值均勻、存儲空間少便于計算機萬向節(jié)死鎖、差值不均勻難以理解冗余信息多、不占用存儲空間學模型建立用無刷電機產(chǎn)生機體控制所需要的推力和扭矩。每一個電。電調(diào)接受自駕儀輸出的指令然后由電調(diào)發(fā)送到電機,通機體的橫滾以及俯仰等動作。下面的四旋翼簡圖描述了四
【參考文獻】:
期刊論文
[1]基于改進反步法的四旋翼無人機軌跡跟蹤控制[J]. 周來宏,竇景欣,張居乾,聞邦椿. 東北大學學報(自然科學版). 2018(01)
[2]基于模糊自適應(yīng)互補濾波的姿態(tài)解算算法[J]. 陳雷,卞鴻巍. 兵器裝備工程學報. 2017(04)
[3]一種自適應(yīng)互補濾波姿態(tài)估計算法[J]. 王立,章政,孫平. 控制工程. 2015(05)
[4]自適應(yīng)強跟蹤卡爾曼濾波在陀螺穩(wěn)定平臺中的應(yīng)用[J]. 宋康寧,叢爽,鄧科,尚偉偉,孔德杰,沈宏海. 中國科學技術(shù)大學學報. 2015(01)
[5]微小型無人直升機姿態(tài)信號的互補濾波融合算法[J]. 余彥霖,祖家奎,曾國貴. 直升機技術(shù). 2014(03)
[6]AHRS航姿解算中的兩種濾波方法的比較研究[J]. 丁君,趙忠華. 計算機仿真. 2013(09)
[7]一種基于最優(yōu)未知輸入觀測器的故障診斷方法[J]. 胡志坤,孫巖,姜斌,何靜,張昌凡. 自動化學報. 2013(08)
[8]四旋翼飛行器的非線性PID姿態(tài)控制[J]. 宿敬亞,樊鵬輝,蔡開元. 北京航空航天大學學報. 2011(09)
[9]MEMS技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用優(yōu)勢[J]. 王勇. 飛航導彈. 2011(05)
[10]自抗擾控制器參數(shù)整定與優(yōu)化方法研究[J]. 李海生,朱學峰. 控制工程. 2004(05)
本文編號:3554764
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