斜十字四旋翼飛行器實(shí)驗(yàn)建模與控制技術(shù)研究.pdf

1、四旋翼飛行器是一種外形新穎、性能卓越的垂直起降無(wú)人機(jī)，具有重要的軍事和民用價(jià)值。斜十字四旋翼飛行器是常規(guī)四旋翼飛行器的變形，與常規(guī)四旋翼相比，它具有更大的視角，更適合航拍。
　　本文闡述了四旋翼飛行器的發(fā)展前景和研究現(xiàn)狀，根據(jù)斜十字四旋翼飛行器的特點(diǎn)，分析了其飛行控制方式，建立了微小型四旋翼飛行器的動(dòng)力學(xué)模型。同時(shí)，建立了驅(qū)動(dòng)四旋翼飛行的無(wú)刷電機(jī)的模型，并通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)，測(cè)量辨識(shí)出了四旋翼飛行器的模型參數(shù)和電機(jī)模型參數(shù)。對(duì)四旋翼飛

2、行器模型進(jìn)行了懸停工作點(diǎn)的配平及線性化。其線性化結(jié)果表明，四旋翼飛行器的俯仰、滾轉(zhuǎn)、偏航三個(gè)通道可進(jìn)行解耦控制。
　　為了獲得更準(zhǔn)確的飛行器模型，采用最小二乘辨識(shí)的方法，設(shè)計(jì)了辨識(shí)實(shí)驗(yàn)，對(duì)斜十字四旋翼飛行器在懸停工作點(diǎn)的角速度模型進(jìn)行了辨識(shí)建模。辨識(shí)結(jié)果表明，辨識(shí)結(jié)果能夠較好的反應(yīng)系統(tǒng)的特點(diǎn)。將辨識(shí)結(jié)果與理論方法建立的模型仿真結(jié)果進(jìn)行比較，可以看出，采用最小二乘辨識(shí)方法建立的模型更準(zhǔn)確。
　　采用經(jīng)典的PID控制方法，設(shè)計(jì)了

3、四旋翼飛行器PID控制器。該控制器包括角速度反饋增穩(wěn)回路、姿態(tài)控制回路和位置跟蹤回路。仿真實(shí)驗(yàn)證明，PID控制能夠使飛行器到達(dá)期望位置，同時(shí)在小范圍內(nèi)保持懸停狀態(tài)下的穩(wěn)定。
　　基于四旋翼飛行器強(qiáng)非線性、欠驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，根據(jù)四旋翼飛行器的狀態(tài)方程，采用Backstepping方法，設(shè)計(jì)了一種不同于PID控制結(jié)構(gòu)的控制器，該控制器包括姿態(tài)控制與位置控制兩個(gè)回路。仿真結(jié)果顯示，Backstepping控制器與PID控制器相比，在系統(tǒng)響應(yīng)