四旋翼飛行器的姿態(tài)估計(jì)與優(yōu)化控制研究.pdf

1、得益于近幾十年來,科技的發(fā)展及應(yīng)用,四旋翼飛行器成為了采用多種微傳感器以及眾多子系統(tǒng)(導(dǎo)航、通信、動力和飛行控制等)構(gòu)成的高集成控制系統(tǒng),在結(jié)構(gòu)極、重量、制造及裝配等方面的表現(xiàn)得到極大提升。獨(dú)特的飛行特性,使其不僅擁有垂直起降能力,還能輕松駕馭例如對障礙物的識別、避讓等任務(wù)。它可以作為一種智能巡檢機(jī)器人,替代工作人員在無人值守的工業(yè)現(xiàn)場,完成安全檢測中面臨的各種危險工作任務(wù)。這將提升巡檢的智能化水平,提高巡檢作業(yè)和管理的效率,降低勞動強(qiáng)

2、度和運(yùn)維成本。四軸飛行器在軍事領(lǐng)域和民用領(lǐng)域都顯示出了極高的研究價值和應(yīng)用潛力。
　　本文主要研究工作及完成結(jié)果集中為如下幾方面:
　　(1)基于本課題的選題背景,介紹并回顧了四旋翼飛行器的發(fā)展歷史以及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,并對飛行器現(xiàn)有技術(shù)難點(diǎn)做了概括和簡要說明。之后梳理了目前現(xiàn)有主要研究方法。
　　(2)從四旋翼飛行器的樣機(jī)一般組成結(jié)構(gòu)和控制原理入手,深入分析飛行器運(yùn)動過程的受力情況,結(jié)合所做假設(shè),忽略次要擾動因素,最

3、后完成四旋翼飛行器動力學(xué)模型的建立。
　　(3)根據(jù)設(shè)計(jì)需求,對材料選型進(jìn)行了詳細(xì)地分析,確定了四旋翼飛行器樣機(jī),機(jī)身機(jī)械構(gòu)架。然后根據(jù)控制要求、所需功能,設(shè)計(jì)了飛行器控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu),完成了飛行器的硬件系統(tǒng),最終搭建了四旋翼飛行器整機(jī)。
　　(4)首先闡述了傳感器數(shù)據(jù)預(yù)處理方法。然后分別闡述了四種濾波器的濾波原理及離散遞推公式,最后將算法移植至所使用微控制器,將圖形化的數(shù)據(jù)曲線顯示到計(jì)算機(jī),并測試各自性能,分析了四種算法的