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小型无人直升机自主飞行控制算法的研究.pdf

上传人:799474576 2016/1/31 文件大小:0 KB

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小型无人直升机自主飞行控制算法的研究.pdf

文档介绍

文档介绍:南开大学学位论文使用授权书根据《南开大学关于研究生学位论文收藏和利用管理办法》,我校的博士、硕士学位获得者均须向南开大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版。本人完全了解南开大学有关研究生学位论文收藏和利用的管理规定。南开大学拥有在《著作权法》规定范围内的学位论文使用权,即:(1)学位获得者必须按规定提交学位论文(包括纸质印刷本及电子版),学校可以采用影印、缩印或其它复制手段保存研究生学位论文,并编入《南开大学博硕士学位论文全文数据库》;(2)为教学和科研目的,学校可以将公开的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读,在校园网上提供论文目录检索、文摘以及论文全文浏览、下载等免费信息服务;(3)根据教育部有关规定,南开大学向教育部指定单位提交公开的学位论文;(4)学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所及其万方数据电子出版社和中国学术期刊(光盘)电子出版社提交规定范围的学位论文及其电子版并收入相应学位论文数据库,通过其相关网站对外进行信息服务。同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。非公开学位论文,保密期限内不向外提交和提供服务,解密后提交和服务同公开论文。论文电子版提交至校图书馆网站::8001/。本人承诺:本人的学位论文是在南开大学学****期间创作完成的作品,并已通过论文答辩:提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致,如因不同造成不良后果由本人自负。本人同意遵守上述规定。本授权书签署一式两份,由研究生院和图书馆留存。作者暨授权人签字:盐歪云2013年4月30日南开大学研究生学位论文作者信息论文题目小型无人直升机自主飞行控制算法研究姓名孙秀云学号120100104答辩日期2013年5月30日论文类别博士囹学历硕士口硕士专业学位口高校教师口同等学力硕士口院/系/所信息技术科学学院专业控制理论与控制工程联系电话022..23505706..******@.’通信地址(邮编):天津市南开大学信息学院机器人所(300071)备注:是否批准为非公开论文否注:本授权书适用我校授予的所有博士、硕士的学位论文。由作者填写(一式两份)签字后交校图书馆,非公开学位论文须附《南开大学研究生申请非公开学位论文审批表》。南开大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其它个人和集体,均己在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名:签委云2013年4月30日非公开学位论文标注说明(本页表中填写内容须打印)根据南开大学有关规定,非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申请和相关部门批准方能标注。未经批准的均为公开学位论文,公开学位论文本说明为空白。论文题目申请密级口限制(≤2年)口秘密(≤10年)口机密(≤20年)保密期限20年月日至20年月日审批表编号批准日期20年月日南开大学学位评定委员会办公室盖章(有效)注:限制-k2年(可少于2年):秘密★lO年(可少于10年):机密★20年(可少于20年)摘要摘要小型无人直升机具有悬停、垂直起降与超低空飞行等灵活的飞行方式,因此它在军事与民用领域具有广泛的应用前景,并逐渐成为一个研究热点。然而,小型直升机系统的复杂性给其完全自主飞行带来很大的困难,同时也阻碍了它的快速发展,尤其我国的小型直升机技术研究相对于国外发达国家来说起步较晚,所以近些年来,我国科研工作者在改善小型直升机的自主飞行性能方面进行了深入探索。考虑到控制策略对自主飞行性能的重要影响,本文针对小型直升机系统中的强非线性、强耦合性、模型不确定性以及干扰等问题,提出了几种高性能的自主飞行控制算法。具体而言,本文的主要工作包括以下四个方面:首先,设计了一种具有指数收敛性能的小型无人直升机分层控制器。传统的分层飞行控制器通常忽略了姿态响应过程,假设姿态角能够迅速到达平移控制器输出的姿态给定值,这必定对控制质量产生影响。针对该问题,本文分析了姿态响应的耦合过程,采用四元数描述了小型直升机的姿态误差,并基于这种描述方法设计了内环的姿态非线性控制器,同时也避免了姿态运动的奇异性。平移运动控制器采用反步法进行了设计。通过李雅普诺夫方法证明了该分层控制器的指数收敛性能。仿真结果也表明该分层控制器具有良好的控制性能。第二,在考虑了主旋翼和副翼挥舞动态模型的基础上,应用反步法设计了自适应姿态与高度控制器。在实际工作时,由于不同飞行任务携带的不同负载会改变系统参数,因而需要重新调整控制器的增益,这非常不利于实际应用。为此,本文通过对小型无人