文档介绍：四轴飞行器控制系统四轴飞行器控制系统研究研究学生:李正东学生:李正东学号:学号:2009115103720091151037专业:专业:0909电子信息工程(电子信息工程(11)班)班指导教师:杨为民指导教师:杨为民谢时俭谢时俭一、研究的背景及意义一、研究的背景及意义??飞行器可用于民用事业、满足国防需求,也可以飞行器可用于民用事业、满足国防需求,也可以开发和利用航空资源,国内外对飞行器都进行了开发和利用航空资源,国内外对飞行器都进行了大量的研究。一般的,对飞行器的研究主要分为大量的研究。一般的,对飞行器的研究主要分为三个类型,固定翼机、旋翼机和扑翼机。三个类型,固定翼机、旋翼机和扑翼机。??无人飞行器(无人飞行器(UAVUAV)自主飞行的技术多年来一直)自主飞行的技术多年来一直是航空领域研究的热点,并且在实际应用中存在是航空领域研究的热点,并且在实际应用中存在大量的需求,例如军事(侦察目标捕获与营救任大量的需求,例如军事(侦察目标捕获与营救任务等),科学数据采集(地质、林业勘探、农业务等),科学数据采集(地质、林业勘探、农业病虫害防治等),视频监控(航拍病虫害防治等),视频监控(航拍FPVFPV、影视制、影视制作等)等。利用无人飞行器来完成上述任务可以作等)等。利用无人飞行器来完成上述任务可以大大降低成本和提高人员安全保障。大大降低成本和提高人员安全保障。一、研究的背景及意义一、研究的背景及意义??四轴飞行器属旋翼飞行器,具有操作简单、控制四轴飞行器属旋翼飞行器,具有操作简单、控制灵活,便于起降,可以悬停等优点,它小巧的体灵活,便于起降,可以悬停等优点,它小巧的体积可以适用于很多的用途。积可以适用于很多的用途。??四轴飞行器在结构上较单翼直升机相比,结构紧四轴飞行器在结构上较单翼直升机相比,结构紧凑、能产生更大的升力,同时可以通过反扭矩作凑、能产生更大的升力,同时可以通过反扭矩作用使飞行器平衡,不需要专门的反扭矩旋翼,悬用使飞行器平衡,不需要专门的反扭矩旋翼,悬停性能更加良好,易于控制,对于操作者的要求停性能更加良好,易于控制,对于操作者的要求不高等特点,这对于广泛的应用推广具有重要的不高等特点,这对于广泛的应用推广具有重要的意义,在民用和军事领域都有广泛的应用前景,意义,在民用和军事领域都有广泛的应用前景,因此对于四轴飞行器的研究具有重大的现实意义。因此对于四轴飞行器的研究具有重大的现实意义。二、本论文研究的目的二、本论文研究的目的??在无人飞行器自主飞行技术当中,在无人飞行器自主飞行技术当中,飞行器自主飞飞行器自主飞行控制算法的设计一直是控制领域众多研究者最行控制算法的设计一直是控制领域众多研究者最关心和最关键的问题之一。关心和最关键的问题之一。传统的控制策略是在传统的控制策略是在飞行器系统的某个特定作用点上首先将系统模型飞行器系统的某个特定作用点上首先将系统模型线性化,线性化,然后在此基础上运用经典控制理论对系然后在此基础上运用经典控制理论对系统进行分析和控制,控制精度和控制能力相对偏统进行分析和控制,控制精度和控制能力相对偏弱。相比之下,运用现代非线性控制理论设计的弱。相比之下,运用现代非线性控制理论设计的控制算法,其性能明显优于经典控制算法控制算法,其性能明显优于经典控制算法二、本论文研究的目的二、本论文研究的目的??小型四旋翼飞行器与其它飞行器相比,其小型四旋翼飞行器与其它飞行器相比,其优势在于其机械结构较为简单,并且只需优势在于其机械结构较为简单,并且只需通过改变四个马达的转速即可实现控制,通过改变四个马达的转速即可实现控制,飞行机动能力灵活。另一方面,小型四旋飞行机动能力灵活。另一方面,小型四旋翼飞行器具有较高的操控性能,并具有小翼飞行器具有较高的操控性能,并具有小区域范围内起飞、盘旋,飞行、着陆的能区域范围内起飞、盘旋,飞行、着陆的能力。同时,小型四旋翼飞行器研究也为自力。同时,小型四旋翼飞行器研究也为自动控制,先进传感技术以及计算机科学等动控制,先进传感技术以及计算机科学等诸多领域的融合研究提供了一个平台。诸多领域的融合研究提供了一个平台。二、本论文研究的目的二、本论文研究的目的??本文通过实际制作一个小型的四轴飞行器,本文通过实际制作一个小型的四轴飞行器,用以验证控制算法的可行性。围绕小型四用以验证控制算法的可行性。围绕小型四旋翼飞行器控制系统研究这一主题,旋翼飞行器控制系统研究这一主题,在建在建立的飞行器动力学模型的基础上,设计了立的飞行器动力学模型的基础上,设计了基于经典基于经典 PID PID 和互补滤波算法的四旋翼飞和互补滤波算法的四旋翼飞行器自动悬停控制系统,并通过在验证机行器自动悬停控制系统,并通过在验证机上进行验证。上进行验证。商用商用 Drangonflyer Drangonflye