模糊PID控制方法在四旋翼飛行器系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、四旋翼飛行器是一種由位于十字交叉頂端的四個(gè)螺旋槳驅(qū)動(dòng)的飛行器，其具有垂直起降、全方位任意航行的飛行特性，且其飛行姿態(tài)完全由四個(gè)螺旋槳產(chǎn)生的力來控制，相比較固定翼飛行器及普通的單旋翼飛行器具有動(dòng)作靈敏、操控更容易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。四旋翼飛行器同時(shí)還具有輸入欠驅(qū)動(dòng)（6個(gè)自由度，4個(gè)輸入）、控制變量多、耦合性強(qiáng)、非線性、常參數(shù)不確定及飛行環(huán)境不確定等特性，對(duì)其的研究涵蓋了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、材料工程、物理力學(xué)、氣動(dòng)力學(xué)、慣性導(dǎo)航與制導(dǎo)、傳感技術(shù)、能

2、源技術(shù)、遙感技術(shù)、無線電技術(shù)、微機(jī)電一體化技術(shù)等各項(xiàng)綜合技術(shù)。因此四旋翼飛行器一直是世界各國相關(guān)科研機(jī)構(gòu)的熱門研究對(duì)象。
　　本文以四旋翼飛行器作為研究對(duì)象，對(duì)四旋翼飛行器的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了深入的調(diào)研，全面闡述了四旋翼飛行器的發(fā)展歷史、應(yīng)用領(lǐng)域及關(guān)鍵技術(shù)。此外，本文以實(shí)驗(yàn)室搭建的物理平臺(tái)為實(shí)際研究對(duì)象，對(duì)四旋翼飛行器進(jìn)行數(shù)學(xué)建模以及控制算法的研究。
　　首先，基于可操作性和性價(jià)比設(shè)計(jì)了四旋翼飛行器的物理結(jié)構(gòu)，結(jié)合相關(guān)硬件設(shè)施及

3、傳感器電路搭建物理平臺(tái)。測(cè)試結(jié)果表明該物理平臺(tái)能夠滿足對(duì)四旋翼飛行器特性研究的需要。
　　其次對(duì)所搭建的平臺(tái)進(jìn)行力學(xué)分析，通過在不同坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)換并依據(jù)牛頓-歐拉方程建立其運(yùn)動(dòng)學(xué)方程而獲得四旋翼飛行器的非線性數(shù)學(xué)模型。
　　然后對(duì)于傳感器獲取的姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，分析了卡爾曼濾波算法和互補(bǔ)濾波算法的特性，最終選用互補(bǔ)濾波算法融合陀螺儀、加速度計(jì)的數(shù)據(jù)，以獲得準(zhǔn)確的飛行姿態(tài)。
　　最后，針對(duì)當(dāng)前四旋翼飛行器研究的最大問