隨著社會的快速發(fā)展,四旋翼無人機憑借自身的優(yōu)勢,越來越受到消費者們的喜愛,在未來具有廣闊的應用前景。由于單架四旋翼無人機完成任務的局限性,多架四旋翼無人機協(xié)同編隊控制技術(shù)備受各界關注,成為當前研究的熱點課題。本論文在研究四旋翼無人機姿態(tài)解算基礎上,研究多架四旋翼無人機協(xié)同編隊控制技術(shù)。主要研究內(nèi)容如下:首先,選用合適的坐標系,根據(jù)四旋翼無人機的結(jié)構(gòu)和受力,建立單架四旋翼無人機的質(zhì)心模型和角運動模型。然后,運用搭建的四旋翼無人機動力模型,解算姿態(tài)角。由于IMU單元采集的姿態(tài)數(shù)據(jù)在四旋翼無人機靜止時存在零漂,同時四旋翼無人機在飛行時也會由于電機的振動引入振動噪聲,因此本論文分別采用EKF結(jié)合四元數(shù)、互補濾波器和自適應互補濾波器結(jié)合四元數(shù)解算出四旋翼無人機的姿態(tài)角。根據(jù)四旋翼無人機飛行試驗結(jié)果,最終采用自適應互補濾波器結(jié)合四元數(shù)解算出四旋翼無人機的姿態(tài)角。再次,根據(jù)解算的姿態(tài)角,研究單架四旋翼無人機的飛行控制算法,分別將經(jīng)典PID、自適應積分分離PID、串級PID以及模糊PID應用到四旋翼無人機控制系統(tǒng)。根據(jù)四旋翼無人機編隊控制系統(tǒng)的特點,提出自適應模糊PID控制器。該控制算法采用分段式控制... 

【文章來源】：長春理工大學吉林省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 四旋翼無人機的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 單架四旋翼無人機的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 四旋翼無人機編隊飛行的研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要研究內(nèi)容和章節(jié)
第二章 四旋翼無人機工作原理和動力建模
    2.1 四旋翼無人機基本結(jié)構(gòu)和工作原理
        2.1.1 四旋翼無人機的結(jié)構(gòu)
        2.1.2 四旋翼無人機的工作原理
    2.2 四旋翼無人機坐標系的建立
        2.2.1 機體坐標系
        2.2.2 地面坐標系
        2.2.3 地面坐標系和機體坐標系的聯(lián)系
    2.3 四旋翼無人機動力模型的建立
        2.3.1 四旋翼無人機質(zhì)心建模
        2.3.2 四旋翼無人機角運動建模
    2.4 四旋翼無人機動力模型仿真分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 四旋翼無人機的姿態(tài)解算
    3.1 四旋翼無人機姿態(tài)數(shù)據(jù)分析
        3.1.1 姿態(tài)解算原理
        3.1.2 IMU單元的誤差分析
    3.2 四旋翼無人機的濾波
    3.3 四旋翼無人機姿態(tài)解算
        3.3.1 基于EKF濾波四元數(shù)法姿態(tài)解算
        3.3.2 基于互補濾波四旋翼無人機姿態(tài)解算
        3.3.3 基于自適應互補濾波四元數(shù)法姿態(tài)解算
    3.4 姿態(tài)角實驗數(shù)據(jù)分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 四旋翼無人機飛行控制算法
    4.1 四旋翼無人機經(jīng)典PID控制器建模
        4.1.1 經(jīng)典PID控制器系統(tǒng)概述
        4.1.2 四旋翼無人機PID控制器建模
        4.1.3 四旋翼無人機自適應積分分離PID控制器建模
    4.2 四旋翼無人機串級PID控制器建模
    4.3 四旋翼無人機自適應模糊PID控制器建模
        4.3.1 模糊PID控制算法的原理和基本結(jié)構(gòu)
        4.3.2 四旋翼無人機模糊PID控制器建模
        4.3.3 四旋翼無人機自適應模糊PID控制器建模
    4.4 本章小結(jié)
第五章 四旋翼無人機自主編隊控制
    5.1 四旋翼無人機編隊飛行模型的建立
    5.2 多四旋翼無人機的編隊控制策略
        5.2.1 多四旋翼無人機的編隊控制方法
        5.2.2 多四旋翼無人機編隊隊形約束
    5.3 多四旋翼無人機的編隊控制算法
    5.4 編隊驗證及結(jié)果分析
        5.4.1 四旋翼無人機編隊仿真驗證
        5.4.2 四旋翼無人機編隊實物驗證
    5.5 本章小節(jié)
第六章 結(jié)論與展望
致謝
參考文獻


【參考文獻】：
期刊論文
[1]四旋翼無人機的模糊自適應PID控制[J]. 許森.  浙江樹人大學學報(自然科學版). 2017 (03)
[2]Modeling and Robust Backstepping Sliding Mode Control with Adaptive RBFNN for a Novel Coaxial Eight-rotor UAV[J]. Cheng Peng,Yue Bai,Xun Gong,Qingjia Gao,Changjun Zhao,Yantao Tian.  IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2015(01)
[3]四旋翼飛行器建模及位置跟蹤控制(英文)[J]. 王紅雨,趙健康,郁文賢,田蔚風.  中國慣性技術(shù)學報. 2012(04)

博士論文
[1]多UAV協(xié)同任務資源分配與編隊軌跡優(yōu)化方法研究[D]. 李遠.國防科學技術(shù)大學 2011
[2]無人機自主編隊飛行控制系統(tǒng)設計方法及應用研究[D]. 萬婧.復旦大學 2009

碩士論文
[1]四旋翼無人機編隊飛行的控制策略研究[D]. 劉書林.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[2]無人機編隊飛行模型的建立與短時記憶控制[D]. 鄧亮.重慶大學 2011



本文編號：3645363