基于線性二次調節(jié)器的四旋翼飛行器控制系統(tǒng)的設計與研究.pdf

1、四旋翼飛行器是一種可垂直起降的飛行器,其設計涉及多學科領域。四旋翼飛行器不需要復雜的機械傳動裝置,結構簡單,它的飛行動作全由前后、左右兩組螺旋槳的轉速差來控制,實現(xiàn)懸停、前飛、側飛和倒飛等動作。
　　 現(xiàn)今關于四軸飛行器的控制算法越來越多,隨著飛行器的穩(wěn)定性基本得到解決,靈敏度和快速性變得越來越重要。線性二次調節(jié)器可兼顧系統(tǒng)的四個性能指標(快速性、準確性、穩(wěn)定性、靈敏度),主要應用于震動系統(tǒng)的控制算法解決。
　　 本文對

2、四旋翼飛行器的歷史和現(xiàn)狀進行了細致的調研,介紹了國內外的各時期的典型四旋翼飛行器,然后對四旋翼飛行器懸停的控制算法進行了研究,并通過計算機仿真加以驗證。論文的主要工作如下:
　　 首先對地旋翼飛行器的結構和工作原理進行了具體的敘述和分析。給出了飛行器每個動作的具體受力分析。描述了線性二次最優(yōu)控制的工作原理。
　　 其次對四旋翼飛行器機架進行建模。這里選取機架坐標系和地面坐標系兩個坐標系,推導出兩坐標系之間的轉換矩陣,并根

3、據(jù)牛頓定律推導出兩坐標系下各個物理量相互轉換的公式。對電機進行建模。根據(jù)不同電機的輸入電壓與輸出拉力的關系列出方程,分析受力時機體的運動趨勢,列出公式。
　　 然后根據(jù)上述建立的模型設計了系統(tǒng)的線性二次控制器,闡述了線性二次控制器的基本原理,列出推導公式,并選取合適的加權矩陣作為系統(tǒng)的反饋,實現(xiàn)四旋翼飛行器的最優(yōu)控制。
　　 最后應用MATLAB/Simulink中實時窗功能,對飛行器進行實時控制。闡述了實時控制時軟件和