四旋翼無人飛行器飛行控制方法研究

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4、10356UDC621.3密級公開碩士學(xué)位論文MASTERDISSERTATION四旋翼無人飛行器飛行控制方法研究ResearchonFlightControlMethodforQuadrotorUAV作者熊晶晶導(dǎo)師鄭恩輝副教授申請學(xué)位工學(xué)碩士培養(yǎng)單位中國計量學(xué)院學(xué)科專業(yè)控制理論與控制工程研究方向四旋翼無人飛行器二〇一五年三月致謝時間在不停地流失，我曾經(jīng)向往的研究生涯即將謝幕?；仡櫼荒甓嗟臐撔膶W(xué)習(xí)和學(xué)術(shù)研究，不禁有所感慨。借此機(jī)會，對曾經(jīng)給予我無私幫助的老師和朋友表示感謝！首先，我要對我的導(dǎo)師鄭恩輝副教授，表示我最由衷的感謝，感謝鄭老師在我攻讀碩士學(xué)位期間對我所付出的心血。

5、記得剛開始接觸課題是研一下學(xué)期，那時候面對全新的知識，一時間一臉茫然，是鄭老師潛心的指導(dǎo)，讓我接觸到更多的新知識和了解到正確的研究方法，很快就進(jìn)入課題，興趣也倍增。攻讀碩士期間，最難解決的還是要歸結(jié)于小論文，記得我剛開始寫小論文時，鄭老師就嚴(yán)格要求我，論文要投就最好選擇國外期刊，當(dāng)時我是抱著試試的心理，經(jīng)過半年時間的學(xué)術(shù)研究，小論文一次次的被拒，一次次的加工修改，是鄭老師在旁邊耐心地鼓勵我，幾篇小論文共被拒了不下十次。“論文是修改出來的”這條法則對我和鄭老師來說，確實如此。在這里再次的向鄭老師表示感謝！另外向中國計量學(xué)院在線檢測裝備校準(zhǔn)研究重點實驗室孫堅、陳樂、高堅、謝敏和

6、富雅瓊等老師及師兄弟們的無私幫助表示感謝！最后，還要感謝我的父母、家人，是他們在精神上和物質(zhì)上的支持才讓我順利完成了學(xué)業(yè)。熊晶晶2015年3月四旋翼無人飛行器飛行控制方法研究摘要：近年來，四旋翼無人飛行器應(yīng)用領(lǐng)域得到快速擴(kuò)展，尤其軍用和民用方面，被用于執(zhí)行各種任務(wù),而且，其商業(yè)化趨勢也正在凸顯。本課題主要研究了四旋翼無人飛行器的飛行控制方法，針對現(xiàn)有四旋翼無人飛行器飛行控制存在的問題，提出了不同的控制方法。四旋翼無人飛行器動力學(xué)數(shù)學(xué)模型具有欠驅(qū)動、強(qiáng)耦合、非線性特點，導(dǎo)致控制器設(shè)計難度加大。為了更好地實現(xiàn)四旋翼無人飛行器位置與姿態(tài)跟蹤控制，同時，縮短穩(wěn)定時間以及獲得確切的滑

7、模切換面系數(shù)，本文將模型分解為全驅(qū)動和欠驅(qū)動兩個子系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容如下：（1）采用一種新型魯棒最終滑?？刂圃O(shè)計全驅(qū)動子系統(tǒng)的控制器。該方法能夠保證狀態(tài)變量迅速收斂于它們的期望值，縮短穩(wěn)定時間，從而該子系統(tǒng)的狀態(tài)變量成為欠驅(qū)動子系統(tǒng)的時間常量，強(qiáng)耦合性問題得到改善；采用一種滑?？刂圃O(shè)計欠驅(qū)動子系統(tǒng)的控制器，該方法能夠保證狀態(tài)變量在有限時間內(nèi)收斂于它們的期望值，從而整體上實現(xiàn)四旋翼無人飛行器位置與姿態(tài)跟蹤控制。此外，仿真實驗驗證了該控制方法的有效性和魯棒性。（2）采用一種二階滑模控制設(shè)計全驅(qū)動與欠驅(qū)動子系統(tǒng)的控制器。