小型无人机姿态控制律设计及仿真研究

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4、＇．－；’？—．？．．Ｖ．‘．分类号密级公开UDC学位论文题目：小型无人机姿态控制律设计及仿真研究研究生姓名：王晓桐学科专业名称：控制工程研究方向：微智能执行器与智能控制论文类型：基础研究申请学位：工程硕士指导教师姓名：林峰、曲晓光指导教师职称：教授、副教授指导教师单位：沈阳航空航天大学论文提交日期：2016年03月01日论文答辩日期：2016年03月12日沈阳航空航天大学2016年03月SHENYANGAEROSPACEUNIVERSITYTHESISFORMASTER’SD

5、EGREETHEATTITUDECONTROLLAWDESIGNANDSIMULATIONRESEARCHOFSMALLUNMANNEDAERIALVEHICLECandidate：XiaotongWangSupervisor：FengLin，XiaoguangQuSpecialty:ControlEngineeringDate:March,2016摘要近一个世纪以来，无人机分别在军、民与科研等范畴内发挥了越来越大的作用。由于无人机具有广泛的应用价值，使其成为当今世界发展的热点，目前正在向低成本小型化的方向发

6、展。无人机的各种姿态控制都是需要依靠无人机自动驾驶仪来完成的，因此对无人机自动驾驶仪控制律的设计对促进无人机事业的成长有着极其重大的实际意义。本文以某小型固定翼无人机为研究对象，详细讨论了无人机飞行时数学模型的建立过程，并且在基准状态点下线性化。然后通过对飞行控制系统的结构及原理的分析，分别设计了纵向姿态运动和横侧向姿态运动的控制策略。此后，在通过对蜂群算法的深入研究之后将其进行改进，把改进型蜂群算法应用到PID控制器的参数优化当中，并分别对俯仰、滚转和偏航三种姿态进行控制律的设计及仿真的研究。本课题是以惯性

7、导航自动驾驶仪APM2.5作为软硬件平台进行研究，着重分析了APM2.5的硬件配置和选型，并且对主程序及主要操作部件的控制程序进行深入的研究。最后，通过X-Plane、MissionPlanner和APM2.5为主要部分建立半实物仿真平台，规划飞行路线进行试验，通过试验结果证明本文所设计控制律的可靠性及正确性。关键词：无人机；姿态控制；PID控制；蜂群算法；半实物仿真IAbstractFornearlyacentury,UAVhasplayedanincreasingroleinthefieldofmilit

8、ary,civilianandscientificresearch.Duetoitsbroadapplicationvalue,UAVhasbeenahotspotofpresentworlddevelopment,andnowitkeepsmovingontowardsthedirectionoflow-costminiaturization.VariousattitudecontrolsofUA