隨著社會的進步以及人們生活質(zhì)量的提高,四旋翼無人機不僅已經(jīng)成為一個熱門發(fā)展的領(lǐng)域,而且在逐漸融入人們的生活。在人類生活環(huán)境中可能存在著威脅人類健康的X、γ射線,而四旋翼飛行器恰好可以代替人類檢測X、γ射線劑量是否到達了威脅健康的標(biāo)準(zhǔn)值。但是四旋翼無人機的微機電慣性傳感器件存在著精度低、容易被外界干擾的問題,再加上其整個系統(tǒng)存在著強耦合、欠驅(qū)動、穩(wěn)定性能較弱的缺點而且配置探測器會導(dǎo)致無人機整體受力不均有偏沉的現(xiàn)象出現(xiàn),而且還要根據(jù)目標(biāo)點規(guī)劃出合理的路徑。所以需要精確的姿態(tài)數(shù)據(jù)、抗干擾能力較強的控制算法以及合理的航跡規(guī)劃算法以順利且高效地完成檢測任務(wù)。本文主要從姿態(tài)估計、控制算法以及航跡規(guī)劃進行拓展研究。首先,本文提出了一種基于四元數(shù)的自修正的擴展卡爾曼濾波器用于提高四旋翼飛行器的姿態(tài)測量精度。在融合數(shù)據(jù)之前,先對四旋翼飛行器不精確的傳感器進行標(biāo)定,然后將其應(yīng)用到姿態(tài)測量系統(tǒng)中。接著在該濾波器中設(shè)計了自修正的測量噪聲協(xié)方差矩陣,隨著外界干擾值的增大,濾波器也相應(yīng)地減小對傳感器觀測量的信任度。通過仿真驗證了所提出的算法在被外界施加干擾的情況下,依然可以較為精確地估計出姿態(tài)角。其次,四旋翼飛行...

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 課題的研究背景和意義
    1.3 四旋翼飛行器發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 四旋翼飛行器控制飛行的相關(guān)技術(shù)概述
        1.4.1 四旋翼飛行器的姿態(tài)估計
        1.4.2 控制算法
        1.4.3 航跡規(guī)劃算法
    1.5 主要研究內(nèi)容以及章節(jié)安排
第2章 四旋翼飛行器的基礎(chǔ)理論
    2.1 四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)以及飛行原理
        2.1.1 結(jié)構(gòu)形式
        2.1.2 飛行原理
    2.2 四旋翼的姿態(tài)表示以及坐標(biāo)系
        2.2.1 右手定則
        2.2.2 地坐標(biāo)系與機體坐標(biāo)系
    2.3 姿態(tài)表示
        2.3.1 歐拉角
        2.3.2 旋轉(zhuǎn)矩陣
        2.3.3 四元數(shù)
    2.4 四旋翼飛行器數(shù)學(xué)模型的建立
    2.5 本章小結(jié)
第3章 四旋翼飛行器的姿態(tài)估計
    3.1 傳感器的標(biāo)定
        3.1.1 三軸加速度計誤差與測量模型
        3.1.2 三軸磁力計誤差與測量模型
        3.1.3 標(biāo)定試驗
    3.2 基于四元數(shù)的自修正擴展卡爾曼濾波
        3.2.1 四元數(shù)姿態(tài)運動模型
        3.2.2 濾波器設(shè)計
        3.2.3 測量噪聲協(xié)方差矩陣的自修正
    3.3 仿真分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 四旋翼飛行器的飛行控制
    4.1 控制系統(tǒng)設(shè)計
    4.2 姿態(tài)控制器設(shè)計
        4.2.1 內(nèi)環(huán)自抗擾姿態(tài)控制器設(shè)計
        4.2.2 外環(huán)PID位置控制器設(shè)計
    4.3 仿真分析
        4.3.1 無內(nèi)外部干擾的仿真
        4.3.2 加入內(nèi)外部干擾的仿真
    4.4 本章小結(jié)
第5章 基于改進RRT算法的航跡規(guī)劃
    5.1 基于搜索以及采樣的規(guī)劃算法
        5.1.1 Dijkstra算法與A^*算法
        5.1.2 快速擴展隨機樹與RRT-Connect
    5.2 對于RRT算法的改進
    5.3 仿真分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝



本文編號：3890187