【摘要】：近幾年,隨著我國農業(yè)現(xiàn)代化步伐的不斷推進,越來越多的農業(yè)產區(qū)嘗試使用無人機來進行農作物長勢監(jiān)測。與其他傳統(tǒng)監(jiān)測方式相比,使用無人機具有效率高、成本低和安全環(huán)保等優(yōu)勢。目前使用的農用無人機大多以多旋翼無人機和無人直升機為主,這兩類無人機雖然在一定程度上提高了監(jiān)測效率,但在載重量和巡航時間上與固定翼無人機相比還有一定的差距。固定翼無人機具有低空低速、載重量大、穩(wěn)定可靠和巡航時間長的特點,彌補了旋翼無人機在載重量和巡航時間上的不足,對于提高監(jiān)測效率、節(jié)約資源成本具有現(xiàn)實意義。要使農用無人機高效安全的執(zhí)行監(jiān)測任務,就必須對其飛行姿態(tài)進行精準的控制。本文將小型固定翼無人機作為研究對象,基于飛行控制理論,設計了無人機飛行姿態(tài)控制系統(tǒng)的整體技術架構,并開展了深入的研究。首先,以無人機機翼為計算模型,流體力學分析軟件(Fluent)為計算工具,對該型實驗無人機的氣動性做了分析,得出了氣動參數(shù)。通過分析氣動參數(shù),確定該無人機氣動性良好,可以滿足本文的實驗要求。其次,根據(jù)氣動性分析所得結果和無人機機體參數(shù),結合無人機飛行控制理論中六自由度運動方程,通過小擾動原理的線性化建模方法,得出了無人機的縱向和橫側向運動的空間狀態(tài)模型。在建立的運動模型基礎之上,對無人機飛行姿態(tài)控制系統(tǒng)的俯仰角控制、高度控制、滾轉角控制和偏航角控制運用模糊PID的控制策略進行了設計。最后,利用Simulink仿真工具對所設計的各姿態(tài)角控制回路及高度控制回路進行仿真實驗,所得到的結果表明:該系統(tǒng)性能穩(wěn)定、響應迅速,表現(xiàn)出了魯棒性較強的特點。在驗證性實驗中,對所設計的無人機飛行姿態(tài)控制系統(tǒng)的實用性和穩(wěn)定性進行充分的驗證。實驗場地選擇在哈爾濱群力新區(qū)松花江堤壩側空曠場地,經過航跡規(guī)劃后的實際飛行,數(shù)據(jù)傳輸模塊傳回了飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)。通過對所傳回數(shù)據(jù)的整理和分析,證明了本文研究的無人機姿態(tài)控制系統(tǒng)可控性強,具有一定的抗干擾能力,為農用無人機的安全精準完成飛行任務提供了技術支撐。
【學位授予單位】：東北農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S25
，

本文編號：2674860