基于粒子群參數(shù)優(yōu)化的四旋翼飛行器控制器設計研究.pdf

1、近年來四旋翼飛行器的應用范圍在不斷的擴大，為人們的生活帶來了很多的便利。由于四旋翼飛行器的線運動和角運動存在特殊的耦合關系，使得四旋翼飛行器的姿態(tài)一旦發(fā)生變化就會直接影響其位置的改變，因此為了使四旋翼飛行器能夠穩(wěn)定的飛行，對四旋翼飛行器的姿態(tài)研究是非常重要的。
　　本文是對四旋翼飛行器姿態(tài)控制進行研究的。首先由牛頓歐拉定理建立四旋翼飛行器的動力學數(shù)學模型，通過對四旋翼飛行器的動力學數(shù)學模型解耦，建立簡化的數(shù)學模型，這一部分主要著重

2、于四旋翼飛行器是否能達到給定的角度值和高度值的控制效果。然后用拉普拉斯變換得到各姿態(tài)角的傳遞函數(shù)，通過兩種控制器設計進行比較分析。而后通過粒子群算法優(yōu)化這兩種控制器的參數(shù)。
　　本文研究的主要內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　(1)將四旋翼飛行器看作剛體，以地面坐標系為準建立四旋翼飛行器的機體坐標系，然后再根據(jù)牛頓歐拉定理建立四旋翼飛行器動力學數(shù)學模型，根據(jù)假設的條件，簡化其數(shù)學模型。
　　(2)對四旋翼飛行器動力學數(shù)學模型

3、解耦，設計PID控制器，并加入干擾性，驗證所設計控制器的魯棒性。
　　(3)結合分數(shù)階微積分理論，設計了分數(shù)階PID控制器，并將該控制器的控制結果與PID控制器的控制結果進行比較分析。由于分數(shù)階PID控制器結合了分數(shù)階微積分理論，在控制性能方面優(yōu)于PID控制器。
　　(4)由于PID控制器和分數(shù)階PID控制器的參數(shù)在實際應用中都比較難調(diào)整，本文采用粒子群算法(PSO)優(yōu)化PID控制器和分數(shù)階PID控制器的參數(shù)。由于PSO算法