發(fā)布時間：2020-09-07 18:16

　　 四旋翼無人機因結(jié)構(gòu)簡單、控制方便和造價成本低等特點已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于軍民用領(lǐng)域,為了增強無人機執(zhí)行任務(wù)的能力,以四旋翼無人機為平臺的編隊控制成為研究熱點之一。復(fù)雜電磁環(huán)境下,無人機編隊容易受干擾,增強無人機編隊的抗干擾能力成為亟待解決的問題。本文對四旋翼無人機編隊的抗干擾問題開展研究,設(shè)計出一種基于雙模式切換的四旋翼無人機編隊可抗干擾控制方法。針對無人機編隊受干擾前后的控制問題,分別設(shè)計了基于信息交互的一致性編隊控制方法和基于協(xié)同航跡規(guī)劃和跟蹤的編隊控制方法。論文的主要研究內(nèi)容如下:首先,對四旋翼無人機編隊的抗干擾問題進行了分析,給出了基于雙模式切換的無人機編隊抗干擾控制設(shè)計方案。根據(jù)干擾對編隊無人機之間通信的影響,將無人機編隊的受干擾過程分為受干擾前、干擾過程中和干擾解除三個階段。針對干擾前和干擾解除后,無人機之間通信正常的情況,提出編隊控制模式1——基于無人機之間信息交互的無人機編隊控制模式的設(shè)計思想;針對受干擾過程中,無人機之間通信中斷的情況,提出編隊控制模式2——基于協(xié)同航跡規(guī)劃和跟蹤的無人機編隊控制模式的設(shè)計思想。對雙模式之間的切換過程進行分析,設(shè)計了雙模式切換機制。針對編隊控制模式1,設(shè)計了基于一致性理論的四旋翼無人機編隊保持控制。建立了四旋翼無人機編隊的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計了無人機之間的通信拓撲;分析了無人機編隊的一致性問題,給出了一致性變量;采用虛擬結(jié)構(gòu)法給出了四旋翼無人機編隊在有領(lǐng)航者情況下的編隊保持控制協(xié)議,并給出了控制協(xié)議的穩(wěn)定性證明。針對編隊控制模式2,設(shè)計了基于協(xié)同航跡規(guī)劃的四旋翼無人機編隊保持控制。對協(xié)同航跡規(guī)劃和航跡跟蹤問題進行分析,給出了基于協(xié)同航跡規(guī)劃的四旋翼無人機編隊保持控制方案。采用柵格圖法建立了無人機的飛行環(huán)境,運用蟻群算法進行路徑搜索,規(guī)劃了無人機編隊的參考航跡,根據(jù)參考航跡和協(xié)同變量,規(guī)劃了無人機編隊的協(xié)同航跡。考慮無人機跟蹤航線飛行過程中受外界干擾問題,采用滑�？刂品椒�,設(shè)計了四旋翼無人機的位置和姿態(tài)跟蹤控制器。最后,針對兩種編隊控制模式分別進行了仿真實驗。仿真結(jié)果驗證了兩種編隊控制模式的合理性和有效性。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V279;V249.1
【部分圖文】：

南京航空航天大學(xué)全日制專業(yè)碩士學(xué)位論文數(shù)據(jù)，使得飛控變得更加小型化。2013 年 1 月中國大疆創(chuàng)新公司（DJI）推出精靈（Phantom）四旋翼無人機，如圖 1.9 所示，該無人機控制簡單、抗風(fēng)性好，內(nèi)置的 GPS 導(dǎo)航功能使得無人機可以在戶外大范圍飛行。另外，其研發(fā)設(shè)計的高精度消抖云臺、IOSD 黑匣子以及圖傳系統(tǒng)，使得四旋翼無人機成為“會飛的相機”。

該無人機控制簡單、抗風(fēng)性好，內(nèi)置的 GP。另外，其研發(fā)設(shè)計的高精度消抖云臺、IOSD 黑會飛的相機”。 AR.Drone 圖 1. 9 大疆 P研究則更多關(guān)注飛行控制技術(shù)。2012 年 2 月，美 上進行了四旋翼無人機發(fā)展史上里程碑式的演講的靈活性以及編隊協(xié)作能力[10]。

可抗干擾四旋翼無人機編隊控制方法研究（2）目標(biāo)搜尋：多旋翼無人機能夠參與搜尋任務(wù)，首先對無人機的目標(biāo)識別和跟蹤能力要求較高；其次是信息傳輸能力，無人機進行搜索的環(huán)境可能比較惡劣，保障實時高效的信息反饋，需要一定的技術(shù)手段。圖 1.13 所示為四旋翼無人機參與協(xié)助搜索任務(wù)。（3）運送物流：用多旋翼無人機進行物流運送，能夠極大的提高運送效率，但對無人機的自主飛行能力要求較高，針對飛行過程中可能遇到的突發(fā)狀況，要求無人機能夠做出自主規(guī)避、安全返回或其他“智能”應(yīng)對措施，保障物流安全。圖 1.14 為京東物流無人機在印尼完成首飛。

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本文編號：2813670