隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,無(wú)人機(jī)技術(shù)正在快速的應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域,無(wú)人機(jī)在多個(gè)行業(yè)得到應(yīng)用。小型四旋翼無(wú)人機(jī)因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)身尺寸小、垂直起飛、空中懸停等特點(diǎn)應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域。成為了國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)。小型四旋翼無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài)復(fù)雜多變,所以穩(wěn)定的飛行控制系統(tǒng)就顯得極為重要。影響小型四旋翼無(wú)人機(jī)飛行控制的因素有控制策略、姿態(tài)解算等方面。針對(duì)目前小型四旋翼無(wú)人機(jī)在姿態(tài)解算獲取更加精準(zhǔn)的姿態(tài),提高四旋翼的干抗擾性能,本文提出了基于自抗擾算法的四旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本文主要完成了一個(gè)小型四旋翼平臺(tái)的自抗擾算法控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),具體工作如下:首先,本文針對(duì)小型四旋翼無(wú)人機(jī),總結(jié)了近些年四旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,明確了本文研究的自抗擾控制器的目的�；谛⌒退男頍o(wú)人機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu),建立了精準(zhǔn)的動(dòng)力學(xué)模型;然后,對(duì)四旋翼無(wú)人機(jī)的姿態(tài)進(jìn)行解算,介紹了加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)、氣壓計(jì)的測(cè)量原理,對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)融合采用了擴(kuò)張卡爾曼濾波算法、互補(bǔ)濾波算法和基于四元數(shù)的二階互補(bǔ)濾波算法。對(duì)三種姿態(tài)解算算法進(jìn)行對(duì)比,通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)得出基于四元數(shù)的二階互補(bǔ)濾波算法可以更好的融合多傳感器的數(shù)據(jù),誤差更小。其次,根...

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 四旋翼無(wú)人機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 四旋翼無(wú)人機(jī)國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 四旋翼無(wú)人機(jī)國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究思路
第2章 四旋翼無(wú)人機(jī)動(dòng)力學(xué)模型
    2.1 四旋翼無(wú)人機(jī)的組成與飛行原理
        2.1.1 四旋翼無(wú)人機(jī)的組成
        2.1.2 四旋翼無(wú)人機(jī)的飛行原理
    2.2 四旋翼無(wú)人機(jī)動(dòng)力學(xué)建模
        2.2.1 四旋翼無(wú)人機(jī)位置運(yùn)動(dòng)方程
        2.2.2 四旋翼無(wú)人機(jī)姿態(tài)運(yùn)動(dòng)方程
        2.2.3 四旋翼無(wú)人機(jī)非線性動(dòng)力學(xué)建模
    2.3 本章小結(jié)
第3章 四旋翼無(wú)人機(jī)多傳感器數(shù)據(jù)融合算法對(duì)比
    3.1 慣性傳感器的測(cè)量原理
        3.1.1 三軸加速度計(jì)的測(cè)量原理
        3.1.2 陀螺儀傳感器的測(cè)量原理
        3.1.3 磁力計(jì)傳感器的測(cè)量原理
        3.1.4 氣壓計(jì)傳感器的測(cè)量原理
    3.2 四旋翼無(wú)人機(jī)的傳感器數(shù)據(jù)融合算法對(duì)比
        3.2.1 擴(kuò)展卡爾曼濾波(EKF)算法
        3.2.2 基于四元數(shù)的互補(bǔ)濾波算法
        3.2.3 基于四元數(shù)的二階互補(bǔ)濾波算法
    3.3 本章小結(jié)
第4章 一種四旋翼無(wú)人機(jī)自抗擾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真
    4.1 一種四旋翼無(wú)人機(jī)內(nèi)環(huán)姿態(tài)自抗擾控制器設(shè)計(jì)
        4.1.1 跟蹤微分器
        4.1.2 擴(kuò)張狀態(tài)誤差觀測(cè)器
        4.1.3 非線性狀態(tài)誤差反饋控制器
        4.1.4 基于自抗擾控制內(nèi)環(huán)姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)
    4.2 四旋翼無(wú)人機(jī)外環(huán)位置PID控制器設(shè)計(jì)
    4.3 基于粒子群算法的自抗擾控制器參數(shù)整定
    4.4 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果對(duì)比
        4.4.1 搭建仿真環(huán)境
        4.4.2 跟蹤微分控制器的仿真實(shí)驗(yàn)
        4.4.3 擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的仿真實(shí)驗(yàn)
        4.4.4 ADRC+PID控制器與經(jīng)典串級(jí)PID控制效果對(duì)比
    4.5 本章小結(jié)
第5章 四旋翼無(wú)人機(jī)測(cè)試實(shí)驗(yàn)
    5.1 四旋翼無(wú)人機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建
        5.1.1 四旋翼無(wú)人機(jī)的控制平臺(tái)搭建
        5.1.2 四旋翼無(wú)人機(jī)的調(diào)試
    5.2 四旋翼無(wú)人機(jī)控制器模塊測(cè)試
        5.2.1 基于串級(jí)PID控制器測(cè)試
        5.2.2 基于ADRC+PID控制器測(cè)試
        5.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比
    5.3 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)展望
    6.1 本文總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間的科研成果
致謝



本文編號(hào)：4042335