四旋翼無人機又稱四旋翼、四轉子,是一種多軸飛行器。通過4個旋翼提供的推力使無人機升空或維持姿態(tài),實現(xiàn)懸停和飛行。因4個旋翼大小相同,分布位置接近對稱,四旋翼無人機僅僅通過調整不同旋翼之間的相對速度來調節(jié)不同位置的推力,并克服每個旋翼之間的反扭力矩,就可以控制飛機維持姿態(tài)或完成各種機動飛行。針對四旋翼無人機姿態(tài)控制,常用方法為PID控制,但PID控制存在超調量大或擾動抑制不明顯等缺陷。為此,本文采用自抗擾控制完成了如下幾種姿態(tài)控制算法的研究:1.針對非線性自抗擾控制的控制參數(shù)多且不能自整定的缺陷,為進一步提高控制的有效性和精度,在結合四旋翼無人機自身特性的基礎上,本文提出一種附加慣性項人群搜索算法與自抗擾控制結合的姿態(tài)控制算法。對搜索步長和方向的慣性系數(shù)的選取方法進行修改,來實現(xiàn)四旋翼無人機在受干擾情況下飛行過程的姿態(tài)控制。仿真結果表明:該方法與人群搜索算法優(yōu)化自抗擾控制和自抗擾控制相比,提高了控制系統(tǒng)的動態(tài)響應、抗擾性和魯棒性,從而對于提高四旋翼無人機的姿態(tài)控制具有良好的參考價值;2.四旋翼無人機易受到非線性和不確定性因素干擾等原因的影響,使得姿態(tài)的穩(wěn)定控制成為難點。為解決由線性控制帶... 

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：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 國內外研究狀況
    1.3 四旋翼無人機姿態(tài)控制技術研究現(xiàn)狀
        1.3.1 PID控制
        1.3.2 滑�？刂�
        1.3.3 魯棒控制
        1.3.4 自適應控制
        1.3.5 自抗擾控制
    1.4 本文的課題來源、組織結構和創(chuàng)新點
        1.4.1 本文的課題來源
        1.4.2 本文的組織結構
        1.4.3 本文的創(chuàng)新點
第2章 四旋翼無人機的飛行原理和數(shù)學建模
    2.1 引言
    2.2 四旋翼無人機的系統(tǒng)組成和飛行原理
        2.2.1 四旋翼無人機的系統(tǒng)組成
        2.2.2 四旋翼無人機的飛行原理
    2.3 四旋翼無人機的數(shù)學建模
        2.3.1 四旋翼無人機的線運動方程
        2.3.2 四旋翼無人機的角運動方程
        2.3.3 四旋翼無人機的非線性動力學方程
    2.4 本章小結
第3章 自抗擾控制概述
    3.1 引言
    3.2 自抗擾控制概述
    3.3 非線性自抗擾控制
        3.3.1 非線性自抗擾控制器概述
        3.3.2 非線性自抗擾核心算法
    3.4 線性自抗擾控制
        3.4.1 線性自抗擾控制器概述
        3.4.2 線性自抗擾控制核心算法
    3.5 本章小結
第4章 基于附加慣性項人群搜索算法的四旋翼無人機姿態(tài)控制
    4.1 引言
    4.2 附加慣性項人群搜索算法改進自抗擾控制器
        4.2.1 附加慣性項人群搜索算法自整定原理
        4.2.2 附加慣性項的人群搜索算法
    4.3 基于附加慣性項人群搜搜算法的四旋翼無人機飛行姿態(tài)仿真實驗
        4.3.1 控制器整體性能實驗
        4.3.2 不確定情況下的穩(wěn)定性實驗
    4.4 本章小結
第5章 四旋翼無人機姿態(tài)非線性控制
    5.1 引言
    5.2 四旋翼無人機簡化動力學模型
    5.3 四旋翼無人機姿態(tài)非線性控制方法
        5.3.1 控制結構設計
        5.3.2 位置控制律設計
        5.3.3 姿態(tài)角控制律設計
        5.3.4 跟蹤-微分觀測器設計
    5.4 四旋翼無人機姿態(tài)非線性控制的仿真實驗
        5.4.1 內環(huán)控制實驗
        5.4.2 外環(huán)控制實驗
        5.4.3 飛行過程模擬實驗
    5.5 本章小結
第6章 四旋翼無人機滑模自抗擾控姿態(tài)控制
    6.1 引言
    6.2 四旋翼無人機改進簡化動力學模型
    6.3 滑模自抗擾控制
        6.3.1 擴張狀態(tài)觀測器及姿態(tài)控制器設計
        6.3.2 姿態(tài)控制器穩(wěn)定性證明
        6.3.3 跟蹤-微分觀測器設計
    6.4 四旋翼無人機滑模自抗擾控制仿真實驗
    6.5 本章小結
第7章 總結與展望
    7.1 論文工作總結
    7.2 未來工作展望
參考文獻
攻讀碩士期間參與的課題研究及取得的科研成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]無人機演變與發(fā)展研究綜述[J]. 盧俊文,王倩營.  飛航導彈. 2017(11)
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[3]基于附加慣性項BP神經(jīng)網(wǎng)絡的四旋翼無人機姿態(tài)控制研究[J]. 鐘海鑫,丘森輝,羅曉曙,唐堂,楊力,趙帥.  廣西師范大學學報(自然科學版). 2017(02)
[4]無人機自主控制關鍵技術新進展[J]. 張友民,余翔,屈耀紅,劉丁.  科技導報. 2017(07)
[5]自抗擾控制:研究成果總結與展望[J]. 李杰,齊曉慧,萬慧,夏元清.  控制理論與應用. 2017(03)
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[7]基于改進精英蟻群系統(tǒng)算法的四旋翼無人機姿態(tài)控制研究[J]. 鐘海鑫,羅曉曙,趙帥,楊力,唐堂.  廣西師范大學學報(自然科學版). 2016(04)
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[10]四旋翼姿態(tài)的反步滑模自抗擾控制及穩(wěn)定性[J]. 竇景欣,孔祥希,聞邦椿.  東北大學學報(自然科學版). 2016(10)

博士論文
[1]四旋翼飛行機器人高性能軌跡生成與抗擾追蹤控制技術研究[D]. 董偉.上海交通大學 2015

碩士論文
[1]四旋翼無人機非線性控制研究[D]. 賀海鵬.東南大學 2015
[2]基于STM32的四旋翼飛行器的設計與實現(xiàn)[D]. 江哲.華東理工大學 2015
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[4]微型四旋翼飛行器控制系統(tǒng)設計及控制方法研究[D]. 國倩倩.吉林大學 2013
[5]微型四旋翼無人機控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D]. 郭曉鴻.南京航空航天大學 2012
[6]四旋翼碟形飛行器控制系統(tǒng)設計及控制方法研究[D]. 王俊生.國防科學技術大學 2007
[7]微小型四旋翼無人直升機建模及控制方法研究[D]. 聶博文.國防科學技術大學 2006
[8]基于動態(tài)逆方法的飛行控制系統(tǒng)設計與仿真[D]. 杜金剛.西北工業(yè)大學 2006



本文編號：3681375