交通控制系統(tǒng)下的四旋翼無(wú)人機(jī)控制及通信技術(shù)研究.pdf

1、我國(guó)道路交通網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展和大規(guī)模機(jī)動(dòng)車(chē)出行時(shí)空集中特征的日益突出，使得固定設(shè)備信息采集技術(shù)的缺點(diǎn)和不足更加顯現(xiàn)，從而促進(jìn)以機(jī)動(dòng)靈活為特點(diǎn)的無(wú)人機(jī)信息采集技術(shù)在交通控制領(lǐng)域的研究和應(yīng)用。本文以交通控制系統(tǒng)中用于信息采集的四旋翼無(wú)人機(jī)為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了具有一定的魯棒能力的軌跡跟蹤控制器，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)在外部干擾和特定類型故障下的有效跟蹤控制，保證信息采集的連續(xù)性和可靠性。此外，為實(shí)現(xiàn)任務(wù)數(shù)據(jù)和飛控?cái)?shù)據(jù)的傳遞，本文還對(duì)無(wú)人機(jī)的通信系統(tǒng)進(jìn)行有效設(shè)

2、計(jì)。具體內(nèi)容如下：
　　首先介紹本課題的研究背景、來(lái)源、目的及意義，系統(tǒng)地闡述了交通控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史，介紹了當(dāng)下交通控制系統(tǒng)信息采集的方式以及四旋翼無(wú)人機(jī)在交通信息采集中的特點(diǎn)和作用，總結(jié)了四旋翼無(wú)人機(jī)軌跡跟蹤控制和通信技術(shù)的研究現(xiàn)狀并給出本文的主要工作內(nèi)容。
　　然后，給出四旋翼無(wú)人機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，在模型中考慮了外界擾動(dòng)（陣風(fēng)等）對(duì)系統(tǒng)的影響，并將無(wú)人機(jī)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)劃分為全驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)和欠驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)兩部分。利用反步

3、控制和觀測(cè)器技術(shù)為四旋翼無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)了具有位置軌跡跟蹤能力的控制器，針對(duì)建模的外部干擾設(shè)計(jì)了非線性干擾觀測(cè)器以對(duì)其進(jìn)行有效估計(jì)并利用估計(jì)值對(duì)上述在控制設(shè)計(jì)進(jìn)行干擾補(bǔ)償。另外，還特別針對(duì)執(zhí)行器失效故障進(jìn)行了控制器的容錯(cuò)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了干擾/故障下對(duì)四旋翼無(wú)人機(jī)的有效控制。仿真結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的魯棒容錯(cuò)控制算法可以有效實(shí)現(xiàn)干擾/執(zhí)行器故障下的跟蹤控制。
　　之后，提出了基于四旋翼無(wú)人機(jī)非線性模型的分層反步滑?？刂破鳌Ｔ谠O(shè)計(jì)分層反步滑?？刂破?/p>

4、時(shí)，首先依次為外環(huán)位置軌跡的跟蹤控制設(shè)計(jì)滑模面和虛擬控制量，直至得到能夠保證外層位置軌跡跟蹤的姿態(tài)角期望值；然后為內(nèi)層姿態(tài)角子系統(tǒng)設(shè)計(jì)了常速趨近的滑?？刂坡?，保證姿態(tài)角能夠快速跟蹤姿態(tài)角期望值。仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的分層反步滑模容錯(cuò)控制算法可以有效應(yīng)對(duì)模型不確定和外界擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)干擾環(huán)境下四旋翼無(wú)人機(jī)的魯棒跟蹤控制。
　　最后，對(duì)交通控制系統(tǒng)下的四旋翼無(wú)人機(jī)通信系統(tǒng)的框架進(jìn)行了頂層設(shè)計(jì)，規(guī)劃了通信系統(tǒng)中各個(gè)組成部分的職能分工以及相互間