四旋翼飛行器控制與實(shí)現(xiàn)

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1、犬－ｉｌ嫂大學(xué)ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ工酵碩士字位記文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮＡｗ四旋翼飛行器控制與實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)江禾呈工程領(lǐng)域米培良作者姓名指導(dǎo)教師＿＿＿答辯日期專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文四旋翼飛行器控制與實(shí)現(xiàn)ＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＩｍｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆａｕａｄｒｏｔｏｒｐＱ作者姓名：米培良工程領(lǐng)域：控制工程學(xué)號：３１３０９０４３指導(dǎo)教師：郭戈完成日期：２０１５年５月５日大違理工大摩ＤａｌｉａｎＵｎｉ

2、ｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大連理工大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明作者鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中巳經(jīng)注明引用內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含其他個(gè)人或集體巳經(jīng)發(fā)表的研究成果，也不包含其他巳申請學(xué)位或其他用途使用過的成果一。與我同工作的同志對本研究所做的貢獻(xiàn)均巳在論文中做了明確的說明并表示了謝意。若有不實(shí)之處，本人愿意承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任。學(xué)位論文題目ｉｇ旋推名建現(xiàn)＞：作者簽名：申培反日期：械年月日—Ｌ＿＾＿＿大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文摘要四旋

3、翼飛行器因其結(jié)構(gòu)簡單，、方便操控、機(jī)動(dòng)靈活、可垂直起降等特點(diǎn)得到越來越廣泛的應(yīng)用，，具有重要的軍用和民用價(jià)值。同時(shí)，四旋翼飛行器的動(dòng)力學(xué)模型具有欠驅(qū)動(dòng)、強(qiáng)親合、非線性和不確定等特性，使其成為控制領(lǐng)域比較典型的被控、多變量。對象，越來越多的用于各種控制理論與算法的驗(yàn)證首先，本文對四旋翼飛行器的研宄與發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行廣泛細(xì)致的調(diào)研，主要包括控制算法、、建模與辨識方法、傳感器技術(shù)、視覺導(dǎo)航與定位技術(shù)比較成熟的四旋翼飛行器實(shí)驗(yàn)平臺以及開源的飛行器控制項(xiàng)目等。其次，基，，根據(jù)四旋翼飛行器結(jié)構(gòu)與機(jī)理特點(diǎn)于歐拉角姿態(tài)表達(dá)方法從空間運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)六個(gè)自由度，對四

4、旋翼飛行器動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行分析，為接下來控制器設(shè)計(jì)提供依據(jù)。一本文分別釆用兩種方法設(shè)計(jì)四旋翼飛行器的控制器。第種方法，對四旋翼飛行器動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行線性化處理，為每個(gè)控制通道設(shè)計(jì)ＰＩＤ控制器。第二種方法，直接針對原始的四旋翼飛行器動(dòng)力學(xué)模型，運(yùn)用反步法設(shè)計(jì)非線性控制器。利用０Ｓ４Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ對兩種控制器進(jìn)行仿真與對比分析。此外，本文對四旋翼飛行器基于ＡＨＲＳ的互補(bǔ)濾波姿態(tài)解算方法，基于光流的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法以及基于超聲波傳感器的高度估計(jì)方法進(jìn)行分析與研宄，并分別給出實(shí)際實(shí)現(xiàn)形式。最后，以開源飛控項(xiàng)目Ｍｕｌｔｉｗｉｉ為基礎(chǔ)，搭建四旋翼飛行器實(shí)驗(yàn)

5、平臺，完成室內(nèi)條件下對四旋翼飛行器姿態(tài)控制、高度控制、定點(diǎn)懸?？刂频膶?shí)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：四旋翼飛行器；反步法；；姿態(tài)解算光流－－Ｉ四旋翼飛行器控制與實(shí)現(xiàn)ＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＩｍｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆａｕａｄｒｏｔｏｒｐＱＡｂｓｔｒａｃｔＤｕｅｔｏｉｔｓｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｓｉｍｐｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｅａｓｙｈａｎｄｌｉｎｇ，ｍａｎｅｕｖｅｒａｂｉｌｉｔｙａｎｄｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ，ｖｅｒｔｉｃａｌｔａｋｅｏｆｆａｎｄｌａｎｄｉｎｇＶＴＯＬｕａｄｒｏｔｏｒｓｈａｖｅｂｅｅｎｕｓｅｄｍｏｒｅ

6、ａｎｄｍｏｒｅｗｉｄｅｌｗｉｔｈ（），ｑｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｖａｌｕｅｉｎａｒｍｙａｎｄｃｉｖｉｌ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｕａｄｒｏｔｏｒｈａｓｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｑｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｕｎｄｅｒａｃｔｕａｔｅｄｍｕｌｔｉｖａｒｉａｂｌｅｒｅａｔｃｏｕｌｅｄａｎｄｕｎｃｅｒｔｉｎｔｈｏｗｅｖｅｒｔｈｅｓｅ，ａ，，ｙ，，ｇｐｙｆｅａｔｕｒｅｓｈａｖｅｍａｄｅｕａｄｒｏｔｏｒｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｔｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｏｂｅｃｔｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｃ

7、ｏｎｔｒｏｌｌｉｎｑｙｐｊｇａｎｄｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｔｏｖｅｒｉｆｔｈｅｉｎｏｖａｔｉｖｅｔｈｅｏｒａｎｄａｌｏｒｉｔｈｍｏｆｃｏｎｔｒｏｌ．ｙｙｇＦｉｒｓｔｌｔｈｉｓａｅｒｈａｖｅｈａｄａｗｉｄｅａｎｄｃａｒｅｆｕｌｓｕｒｖｅｏｆｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｔａｔｅｏｆｓｔｕｄａｎｄｙ，ｐｐｙｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｑｕａｄｒｏｔｏｒ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏ