近年來(lái),四旋翼無(wú)人機(jī)在軍事領(lǐng)域和民用領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣,系統(tǒng)設(shè)計(jì)、飛行控制方法都取得了前所未有的進(jìn)步。針對(duì)四旋翼無(wú)人機(jī)多變量、非線性、欠驅(qū)動(dòng)、強(qiáng)耦合的特點(diǎn),設(shè)計(jì)高性能飛行控制器,是實(shí)現(xiàn)四旋翼無(wú)人機(jī)穩(wěn)定飛行的關(guān)鍵。PID控制是現(xiàn)階段四旋翼無(wú)人機(jī)主流的飛行控制算法,但由于實(shí)際飛行中各種隨機(jī)擾動(dòng)的影響,傳統(tǒng)的PID控制方法無(wú)法滿足系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo),很難獲得高性能的飛行控制效果。針對(duì)四旋翼無(wú)人機(jī)抗干擾問題,研究了基于自抗擾控制的飛行控制系統(tǒng),以提高無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中抑制干擾的能力,改善控制系統(tǒng)的魯棒性和適應(yīng)性。首先,本文主要以四旋翼無(wú)人機(jī)QBall2為研究對(duì)象,在分析QBall2的飛行原理基礎(chǔ)上,基于牛頓-歐拉法建立了QBall2的非線性系統(tǒng)模型;設(shè)計(jì)了非線性串級(jí)PID控制器,搭建飛行控制系統(tǒng)MATLAB/Simulink仿真模型,對(duì)該控制器進(jìn)行了數(shù)值仿真,仿真結(jié)果表明串級(jí)PID控制方法的有效性;針對(duì)PID控制抗干擾能力差的問題,研究了基于自抗擾控制的四旋翼無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng),并與串級(jí)PID控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真對(duì)比分析。仿真分析結(jié)果表明,自抗擾控制器不僅能實(shí)現(xiàn)快速且穩(wěn)定的目標(biāo)跟蹤,而且能很好地估計(jì)...

【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 飛行控制方法研究現(xiàn)狀
    1.4 研究?jī)?nèi)容及目標(biāo)
2 四旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)建模
    2.1 基本概念
        2.1.1 坐標(biāo)系
        2.1.2 無(wú)人機(jī)的位姿描述
        2.1.3 坐標(biāo)變換
    2.2 飛行原理
    2.3 QBALL2無(wú)人機(jī)系統(tǒng)建模
        2.3.1 建模中的狀態(tài)變量
        2.3.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)方程
        2.3.3 動(dòng)力學(xué)方程
        2.3.4 其他力的計(jì)算
        2.3.5 QBall2無(wú)人機(jī)系統(tǒng)模型
    2.4 本章小結(jié)
3 基于自抗擾的飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.1 串級(jí)PID控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.1.1 PID控制器的結(jié)構(gòu)和原理
        3.1.2 基于串級(jí)PID的飛行控制
        3.1.3 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
    3.2 自抗擾控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.2.1 自抗擾控制器
        3.2.2 基于自抗擾的飛行控制
        3.2.3 參數(shù)整定原則
        3.2.4 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
    3.3 抗擾性仿真分析
    3.4 本章小結(jié)
4 基于模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自抗擾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.1 模糊自抗擾控制器的設(shè)計(jì)
        4.1.1 模糊自抗擾原理
        4.1.2 模糊自抗擾控制器設(shè)計(jì)
        4.1.3 算法仿真分析
    4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自抗擾控制器的設(shè)計(jì)
        4.2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自抗擾原理
        4.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自抗擾控制器設(shè)計(jì)
        4.2.3 算法仿真分析
    4.3 本章小結(jié)
5 飛行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
    5.1 室內(nèi)半物理仿真平臺(tái)的飛行驗(yàn)證
        5.1.1 Quanser無(wú)人機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
        5.1.2 QBall2控制模型
        5.1.3 PID和ADRC控制算法半實(shí)物仿真
    5.2 室外實(shí)際飛行驗(yàn)證
        5.2.1 無(wú)人機(jī)室外飛行平臺(tái)
        5.2.2 PID和ADRC控制算法實(shí)際飛行驗(yàn)證
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果



本文編號(hào)：3767045