四旋翼無人機(jī)作為多旋翼無人機(jī)的一種,相較于固定翼無人機(jī)具有操控性好,對(duì)起落環(huán)境要求低,體積小機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單等眾多優(yōu)勢。近年來微電子技術(shù)應(yīng)用的不斷深入以及控制理論的日益成熟為四旋翼無人機(jī)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。因其較好的操控性,極強(qiáng)的穩(wěn)定性,良好的便攜性使其在航拍、攝影、救災(zāi)、電力巡檢、地形勘測等不同的行業(yè)都得到廣泛的應(yīng)用。然而,四旋翼無人機(jī)的運(yùn)動(dòng)模型具有耦合性強(qiáng)、驅(qū)動(dòng)數(shù)少于自由度數(shù)、非線性等特點(diǎn)。這為四旋翼無人機(jī)的控制增加了很大的難度。因此提升四旋翼無人機(jī)的穩(wěn)定性、抗干擾性,設(shè)計(jì)可靠高效的控制器成為四旋翼無人機(jī)設(shè)計(jì)工作中的關(guān)鍵問題。本文重點(diǎn)研究的內(nèi)容是對(duì)四旋翼無人機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),主要工作包含以下三個(gè)部分。首先結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)知識(shí)對(duì)四旋翼無人機(jī)的飛行原理進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。建立了用于描述四旋翼無人機(jī)姿態(tài)信息的機(jī)體坐標(biāo)系和地面坐標(biāo)系,并推導(dǎo)出了坐標(biāo)變換公式,給出了四旋翼無人機(jī)的姿態(tài)描述方法。然后基于牛頓定理以及歐拉定理建立了四旋翼無人機(jī)的動(dòng)力學(xué)方程以及運(yùn)動(dòng)方程。為設(shè)計(jì)四旋翼無人機(jī)控制器提供了理論基礎(chǔ)。文章的第二部分設(shè)計(jì)了四旋翼無人機(jī)控制系統(tǒng)的硬件電路。硬件系統(tǒng)主要包括主控制模塊,姿態(tài)... 

【文章來源】：華北水利水電大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

STARMAC的四旋翼飛行平臺(tái)Fig3-1STARMAC'sfourrotorflightplatformMagic是麻省理工學(xué)院與美國人工智能實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合開發(fā)的一款具備自主避障

圖 1-2 Magic 小型四旋翼無人機(jī)Fig1-2 Magic small four rotor unmanned aerial vehicle 是德國 microdrones 公司自主研發(fā)的一款微型四旋翼無人機(jī)全球首個(gè)采用碳纖維材料作為無人機(jī)機(jī)架的四旋翼飛行器。碳纖維材料具有重量輕、強(qiáng)度大、硬度高等優(yōu)良特性，這不僅無人機(jī)的強(qiáng)度，同時(shí)也為無人機(jī)良好的續(xù)航能力提供了保es 公司宣稱，MD4200 的滿載續(xù)航時(shí)間長達(dá) 27 分鐘，當(dāng)然這很身所采用的碳纖維材料的優(yōu)良特性。MD4200 的飛控部分由飛采集系統(tǒng)兩部分組成[13]。其中姿態(tài)采集系統(tǒng)集成了加速度計(jì)指南針、氣壓計(jì)等一系列高精度的傳感器，并融合了最前沿的使 MD4200 的姿態(tài)采集系統(tǒng)可以準(zhǔn)確的感知無人機(jī)的高度、航列的姿態(tài)信息。此外，MD4200 的飛控系統(tǒng)具有規(guī)劃航線的功無人機(jī)按提前規(guī)劃好的航線自動(dòng)巡航。

圖 1-2 Magic 小型四旋翼無人機(jī)Fig1-2 Magic small four rotor unmanned aerial vehicle 是德國 microdrones 公司自主研發(fā)的一款微型四旋翼無人機(jī)全球首個(gè)采用碳纖維材料作為無人機(jī)機(jī)架的四旋翼飛行器。碳纖維材料具有重量輕、強(qiáng)度大、硬度高等優(yōu)良特性，這不無人機(jī)的強(qiáng)度，同時(shí)也為無人機(jī)良好的續(xù)航能力提供了保s 公司宣稱，MD4200 的滿載續(xù)航時(shí)間長達(dá) 27 分鐘，當(dāng)然這身所采用的碳纖維材料的優(yōu)良特性。MD4200 的飛控部分由采集系統(tǒng)兩部分組成[13]。其中姿態(tài)采集系統(tǒng)集成了加速度指南針、氣壓計(jì)等一系列高精度的傳感器，并融合了最前沿使 MD4200 的姿態(tài)采集系統(tǒng)可以準(zhǔn)確的感知無人機(jī)的高度、列的姿態(tài)信息。此外，MD4200 的飛控系統(tǒng)具有規(guī)劃航線的無人機(jī)按提前規(guī)劃好的航線自動(dòng)巡航。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]四旋翼無人機(jī)系統(tǒng)PD-ADRC串級(jí)控制[J]. 張勇,陳增強(qiáng),張興會(huì),孫明瑋,孫青林.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2018(09)
[2]四旋翼無人機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定性能控制仿真研究[J]. 容睿智,趙黨軍,梁步閣,楊德貴.  計(jì)算機(jī)仿真. 2018(04)
[3]四旋翼飛行器控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J]. 錢路,李智,王勇軍.  計(jì)算機(jī)仿真. 2018(04)
[4]基于UWB室內(nèi)定位六旋翼無人機(jī)的設(shè)計(jì)[J]. 楊森,馬添麒.  無線互聯(lián)科技. 2018(07)

博士論文
[1]面向四旋翼無人機(jī)的非線性控制方法與實(shí)現(xiàn)[D]. 李辰.浙江大學(xué) 2017
[2]基于視覺信息的圖像特征提取算法研究[D]. 戴金波.吉林大學(xué) 2013
[3]基于點(diǎn)線特征匹配的無人機(jī)影像拼接技術(shù)[D]. 何敬.西南交通大學(xué) 2013
[4]旋翼非定常流場的黏性渦數(shù)值模擬方法及其混合方法的研究[D]. 魏鵬.南京航空航天大學(xué) 2012
[5]利用無人機(jī)影像進(jìn)行土地利用快速巡查的幾個(gè)關(guān)鍵問題研究[D]. 魯恒.西南交通大學(xué) 2012
[6]全景圖像拼接方法研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 宋寶森.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[7]基于視覺的微小型無人直升機(jī)位姿估計(jì)與目標(biāo)跟蹤研究[D]. 徐偉杰.浙江大學(xué) 2012
[8]自轉(zhuǎn)式無人旋翼機(jī)飛行控制技術(shù)研究[D]. 陳淼.南京航空航天大學(xué) 2012
[9]旋翼非定常自由尾跡及高置信度直升機(jī)飛行力學(xué)建模研究[D]. 李攀.南京航空航天大學(xué) 2010
[10]自轉(zhuǎn)旋翼飛行器總體設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 朱清華.南京航空航天大學(xué) 2007

碩士論文
[1]四旋翼無人機(jī)飛行控制策略研究與優(yōu)化[D]. 趙維斌.山西大學(xué) 2017
[2]基于串級(jí)PID控制算法的四旋翼無人機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 烏仁別麗克.東華大學(xué) 2016
[3]四旋翼飛行器懸停控制研究[D]. 宿峰.遼寧工業(yè)大學(xué) 2016
[4]四旋翼無人機(jī)飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 王力.南昌航空大學(xué) 2015
[5]四旋翼飛行器控制與實(shí)現(xiàn)[D]. 米培良.大連理工大學(xué) 2015
[6]自主防撞無人機(jī)傳感器的信息融合算法研究[D]. 李洋.沈陽航空航天大學(xué) 2014
[7]四旋翼無人飛行器飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 楊廣杰.西安電子科技大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3572404