本實驗室主要研究小型無人直升機的導航控制,并搭載一些攝像頭、云臺和激光桶,進行一些火災監(jiān)測、地形掃描等任務。由于直升機需要經常進行換代更新以及更換搭載設備,會導致系統(tǒng)特性發(fā)生變化,就需要重復調參實驗來優(yōu)化控制器參數。因此,為了優(yōu)化控制器結構,提高系統(tǒng)的魯棒性,本論文設計了一種參數自尋優(yōu)算法。使得直升機在特性改變不大的情況下,算法能夠根據對象模型的變化自適應調節(jié)控制器的參數。本論文研究設計小型無人直升機飛行控制器參數自尋優(yōu)算法,是基于被控對象模型的控制算法。所以,內容主要包括小型無人直升機系統(tǒng)模型辨識和根據辨識模型設計相應的參數自尋優(yōu)算法兩部分。本文的主要內容如下:(1)理論分析建立小型直升機各通道的簡化數學模型。通過分析小型無人直升機各部件的數學模型,了解其工作原理。根據每個通道的工作特性分析,推導出每個通道的簡化參數模型。(2)小型直升機各通道模型辨識,根據前面理論分析得到的參數模型,以及對應通道的特性,選擇相應的辨識輸入以及辨識方法。辨識出相應的參數模型中的未知參數,并驗證了前面的理論分析建立的近似簡化模型是能夠滿足精度要求。(3)參數自尋優(yōu)算法研究設計。根據前面得到的通道的簡化模...

【文章頁數】：88 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號表
第一章 緒論
    1.1 課題的研究背景及意義
    1.2 小型無人直升機控制方法國內外研究現狀
    1.3 本論文的研究內容及安排
    1.4 課題來源
    1.5 本章小結
第二章 相關理論基礎
    2.1 控制中的數學理論
        2.1.1 機體坐標系
        2.1.2 NED坐標系
        2.1.3 歐拉角
    2.2 小型無人直升機數學建模分析
        2.2.1 主旋翼的拉力
        2.2.2 主旋翼運動學建模
        2.2.3 主旋翼產生的力與力矩
        2.2.4 機身產生的力與力矩
        2.2.5 平尾和垂尾產生的力與力矩
        2.2.6 尾槳產生的力與力矩
        2.2.7 直升機的整機數學模型
    2.3 本章小結
第三章 系統(tǒng)辨識與調參算法分析
    3.1 系統(tǒng)辨識相關知識
        3.1.1 系統(tǒng)辨識的輸入信號
        3.1.2 測量數據的預處理
        3.1.3 模型辨識方法
        3.1.4 參數辨識準度評價方法
    3.2 參數自尋優(yōu)算法分析
        3.2.1 普通PD控制器下的系統(tǒng)分析
        3.2.2 帶低通濾波的PD控制器下的系統(tǒng)分析
        3.2.3 PID控制器下的系統(tǒng)分析
    3.3 本章小結
第四章 仿真分析
    4.1 仿真環(huán)境搭建
        4.1.1 小型無人直升機的配平計算
        4.1.2 非線性微分方程的求解
    4.2 小型直升機各控制通道分析
        4.2.1 俯仰、橫滾通道的數學模型建模分析
        4.2.2 偏航通道的數學模型建模分析
    4.3 各控制通道辨識實驗
        4.3.1 橫滾通道辨識實驗
        4.3.2 俯仰通道辨識實驗
        4.3.3 偏航通道辨識實驗
    4.4 參數自尋優(yōu)算法仿真驗證實驗
        4.4.1 算法中的參數取值分析
        4.4.2 算法中的自適應性分析
    4.5 本章小結
第五章 參數自尋優(yōu)實驗
    5.1 飛行控制平臺
        5.1.1 實驗室硬件平臺介紹
        5.1.2 實驗室軟件平臺介紹
    5.2 參數自尋優(yōu)飛行實驗
        5.2.1 橫滾通道辨識
        5.2.2 橫滾參數自尋優(yōu)算法的參數分析
        5.2.3 參數自尋優(yōu)算法的魯棒性驗證
    5.3 本章小結
總結與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3787146