六旋翼无人直升机控制技术研究

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1、硕士学位论文六旋翼无人直升机控制技术研究作者：花寅指导教师：闰玉德副教授南京理工大学2013年03月MasterDissertationResearchonControlTechnologyofaSix-RotorUnmannedHelicopterBy日U4M咒S印ewiSedbyⅥCePy西YANYHdeNanjingUniVersityofScience＆Techn0109yMarch．2013声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究

2、成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。研究生签名：盘塑2知侈年乡月夕拍学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名：移皇z夕。侈年乡月三昭六旋翼无人直升机控制技术研究摘要本文描述了对一款新型六旋翼无人直升机飞行控制技术的研究。重点研究了六旋翼无人

3、直升机动力学建模和飞行控制律的设计问题。尝试采用了PID控制、LQ控制、动态逆理论。通过仿真验证了所得飞行控制系统能使得六旋翼无人直升机在既定目标之间自主飞行，当受到某些输入扰动或者模型参数发生某些变化时，无人直升机仍然能够保持稳定，并且到达既定目标。首先，分析了六旋翼无人直升机动力学特性，获得了无人直升机旋转动态方程和平移动态方程，并完成了对数学模型的简化工作。然后，分别运用PI控制和LQ控制设计了无人直升机姿态控制系统，所得控制系统具备适当的稳定裕度。通过仿真姿态角控制过程测试了控制系统性能，尤其当无人直升机受到扰动时系统的稳定性

4、，并且比较了PI控制与LQ控制结果。其次，运用了PID控制与动态逆理论相结合的方法设计了无人直升机的高度位置控制系统，以及运用了鲁棒PD控制方法设计了其平面位置控制系统，所得飞行位置(高度位置和平面位置)控制系统具备适当的稳定裕度。通过仿真无人直升机在不同条件下的飞行控制过程测试和分析了位置控制系统性能。最后，三维仿真六旋翼无人直升机飞行轨迹，满意的仿真结果验证了飞行控制系统设计的有效性。关键词：六旋翼无人直升机，PID控制，LQ控制，动态逆Abstract一．．堡圭堡苎——————_————————-——————_—————————

5、—————————————-———————————●—-——————●————————————————————————一AbstraCtThisdissenationdescribestheresearchonnightcontroltechnologyofanoVelsix‘rotorunmannedhelicopter，especiallythedynamicmodelingofhelicopterandthedesignofitsni2htcontrollaw．PIDmethod，LQcontrol锄dDyn锄icInVersi

6、ontheoryareemployed．Itisverifiedbvmesimulationthatmeni曲tcontr01systemobtainedcanmakethesix。rotorunnlannedhelicopternyautonomouslybetweenta玛ets，keepstableandreachthedesiredgoalevenundersomeinputdisturbancesorchangesofmodelparameters．Atfirst．thedvnamiccharacteristicsofthe

7、six—rotorunmannedhelicopterareanalyzed，gettingthedyn锄icequationsofrotationandthedyn锄icequationsoftranslation．Also，themathematicalmodelissimplified．PIcontr01andLQcontr01arerespectivelyusedtodesigntheattitudecontl．olsystemottheunmannedhelicopterwhichensurestheadequatestab

8、ilitymarginsofthecontrolsystemsobtained．TheDrocessofattitudecontrolissimulatedinordertotesttheperfbllmanceofth