四旋翼無人機自主控制系統(tǒng)研究.pdf

1、無人機通常是指無人駕駛，可以利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛行器，主要包括固定翼式和旋翼式兩類。固定翼式無人機飛行器的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，與之相比旋翼式無人機的研究還并不充分，但旋翼式無人機具有很多不可替代的優(yōu)勢，如垂直起降能力；懸停、倒飛、側(cè)飛等更多的飛行姿態(tài)；環(huán)境適應(yīng)能力更強。其中，小型四旋翼無人機作為一種常見的旋翼式飛行器正受到越來越多的關(guān)注，成為近年來國內(nèi)外的研究熱點。
　　 本文設(shè)計完成了一套四旋翼無

2、人機自主飛行控制系統(tǒng)，成功實現(xiàn)了四旋翼無人機在懸停狀態(tài)下，滾轉(zhuǎn)角、俯仰角和水平方向位置共四個自由度的自動控制，并通過飛行實驗驗證了本文中提出的設(shè)計。本文的主要內(nèi)容包括以下三個方面：
　　 (1)設(shè)計了自主控制系統(tǒng)的硬件架構(gòu)。在充分考慮了四旋翼無人機的特性和負載能力的前提下，本文選擇了符合要求，性能較好的四旋翼飛行器本體、機載控制器、機載傳感器，并對四旋翼無人機的遙控信號進行分析，完成了控制信號的轉(zhuǎn)換過程，解決了機載設(shè)備間的串口通

3、訊問題。
　　 (2)設(shè)計實現(xiàn)了非線性控制算法。在分析四旋翼無人機的數(shù)學(xué)模型特點的基礎(chǔ)上，針對其欠驅(qū)動、非線性、強耦合的特點，設(shè)計了內(nèi)外環(huán)控制算法，將非線性系統(tǒng)分解為兩個線性子系統(tǒng)，兩個系統(tǒng)間通過非線性關(guān)系連接，其中外環(huán)控制飛機位置，內(nèi)環(huán)控制飛機姿態(tài)，兩個線性子系統(tǒng)均采用PD控制，并用C++程序完成了控制算法的實時實現(xiàn)。
　　 (3)完成數(shù)值仿真和飛行實驗。文中介紹了控制程序的基本流程，對控制算法進行了MATLAB/Si