基于運動捕捉系統(tǒng)的四旋翼飛行器導航控制技術研究.pdf

1、四旋翼飛行器憑借其體積小、重量輕、操作性好、可垂直起降和定點懸停等優(yōu)勢，在軍事、民用和科技領域發(fā)揮著越來越重要的作用。四旋翼飛行器導航控制系統(tǒng)的設計是實現(xiàn)其自主飛行的關鍵，對四旋翼飛行器導航控制系統(tǒng)的研究具有重要的理論和工程應用價值。為了更好的對四旋翼飛行器的導航控制系統(tǒng)展開研究，消除傳統(tǒng)的機載傳感器設備對飛行器導航控制系統(tǒng)在實飛環(huán)境下的性能測試和評估帶來的影響。本文引入運動捕捉系統(tǒng)，基于此搭建相應的測試平臺，對四旋翼飛行器的導航控制系

2、統(tǒng)展開研究。
　　本文首先在調(diào)研和分析基于運動捕捉系統(tǒng)的四旋翼飛行器導航控制技術的研究現(xiàn)狀和關鍵技術的基礎上，選取了一種通用的四旋翼飛行器為研究對象，對四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)組成和運動機理進行了分析，采用牛頓-歐拉法完成了飛行器動力學模型的建立。其次，基于建立的四旋翼飛行器的動力學模型，分別采用改進PID和反步法對四旋翼飛行器的控制系統(tǒng)進行了設計，Matlab/Simulink環(huán)境下的懸停測試和追蹤性能測試的仿真結(jié)果表明了所設計的控制

3、器的有效性和正確性。再次，引入運動捕捉系統(tǒng)，對運動捕捉系統(tǒng)的運行機理進行了分析，研究了一種運動捕捉系統(tǒng)下飛行器導航信息的獲取方法并進行了實驗驗證，實驗結(jié)果證明了該方法的可行性和獲取的導航數(shù)據(jù)的正確性?；赩S2008開發(fā)工具設計并開發(fā)了配套的地面站軟件系統(tǒng)，定義了相應的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，完成了四旋翼飛行器測試平臺的搭建。最后，根據(jù)四旋翼飛行器導航控制系統(tǒng)的設計要求，對四旋翼飛行器的導航控制系統(tǒng)進行了軟硬件設計。在搭建的飛行器測試平臺下，利用