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四旋翼飛行器的發展現狀和飛行控制算法的研究仿真

2474220 2018-12-20 | rar | 14.43 MB | 次下載 | 免費

資料介紹

　　隨著航天技術的不斷發展和成熟，四旋翼飛行器以其低成本、高性能、獨特構造和飛行方式等特點，被廣泛應用于軍事和民用領域。本文在綜述四旋翼飛行器的發展現狀、研究熱點和控制方法的基礎上，以飛行控制算法為研究主題，重點研究了四旋冀飛行器的動力學建模，設計了三種飛行控制算法，并通過數字仿真實驗，驗證所提出算法的正確性和有效性。

　　本文研究的主要內容和成果包括：

　　1、非線性數學模型建立：在介紹四旋翼飛行器的機械結構和控制原理的基礎上，選取系統的關鍵受力和力矩，從運動學和動力學兩個角度詳細推導系統非線性模型，并在假設條件下進行簡化。

　　2、基于PID算法的四旋翼飛行器控制：采用PID算法對系統的內環（姿態：環）和外環（位置環）控制器進行設計。仿真實驗結果表明飛行器系統能夠準確到達目標位置并保持穩定懸停。

　　3、基于Backstepping的四旋翼飛行器控制：針對系統的欠驅動，采用基于Lyapunov穩定判據的Backstepping法設計四旋翼飛行器的飛行控制系統，并通過仿真實驗驗證其有效性。結果表明，在穩定時間和到達期望位置方面優于經典PID控制。

　　4、基于自適應Backstepping法的四旋翼飛行器控制：為貼近實際飛行環境，解決系統飛行過程中的不確定性，提出了自適應反步法，并進行抗干擾仿真實驗。結果表明系統具有良好魯棒性。

　　本文建立了系統的非線性數學模型，設計了三種飛行控制算法，為四旋翼飛行器的未來研究提供了重要的理論基礎。