基于android系统的微型四旋翼飞行器视觉控制

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1、分类号UDC密级编号D32硕士学位论文基于Android系统的微型四旋翼飞行器视觉控制VisualControlofQuadrotorMicro-aircraftBasedonAndroidSystem学位申请人：张建明指导教师：邱联奎副教授一级学科：控制科学与工程二级学科：控制理论与控制工程学位类别：工学硕士2015年04月独创性声明本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下完成的研究工作及取得的研究成果。据我所知，文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河南科技大学或其它教育机构的其他学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做

2、的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：摘要随着近年来与微型飞行器相关的软硬件技术不断进步，以及在各国低空领域不断开放的政策影响下，微型四旋翼飞行器以其独特的垂直起降和悬停特性不断出现在军事作战、工农业生产和各类商业飞行活动等应用中，成为低空飞行器研究领域备受关注的焦点。鉴于微型四旋翼飞行器在飞行控制技术与实际应用领域均具有较高的研究价值，本文对微型四旋翼飞行器的飞行控制进行了相关的研究。在实际应用过程中微型四旋翼飞行器往往与视觉图像设备相结合，因此具备视觉图像处理功能的微型四旋翼飞行器受到科研人员的重点关注。本课题围绕飞行器控制系统建立和基于Android系统的视

3、觉控制程序这两个方面展开研究，以实现飞行器寻迹飞行和定点悬停为最终目标。首先通过对四旋翼飞行器动力学和运动学方程分析，建立四旋翼飞行器的数学模型，然后使用自适应反演滑模控制算法设计飞行控制器，并在MATLAB软件中设计对比仿真实验，验证了所设计自适应反演滑模控制算法在四旋翼飞行器控制中有很好的鲁棒性和抗干扰性。接着通过选择合适的元器件，自行设计硬件电路，设计软件系统控制流程，编写控制程序，完成了微型四旋翼飞行器的飞行控制系统设计，最后通过围绕Android系统程序设计开发和视觉控制中图像处理算法进行研究，完成了对Android系统控制程序的开发和测试以及图像处理程序对轨迹图像信息的处理测试，为

4、进一步实现飞行器以视觉控制方式寻迹飞行和定点悬停奠定了基础。本课题中将当前热门的视觉控制应用于微型四旋翼飞行器控制，为四旋翼飞行器的控制提供了新的方式，同时将该控制方式与Android智能移动设备相结合，对四微型旋翼飞行器的的实际应用推广有积极的作用。关键词：四旋翼；微型飞行器；自适应反演滑模；Android；视觉控制；图像处理论文类型：应用研究选题来源：自选课题IABSTRACTInrecentlyyears,asmicro-aircraftrelatedhardwareandsoftwaretechnologyadvanceconstantly,aswellastheinfluenceof

5、thecountriesintheworldcontinuouslyopenpolicylowaltitudeareas,quadrotormicro-aircraftappearconstantlyinthemilitary,industrialandagriculturalproductionandmanykindsofcommercialflyingLineactivitiesapplication,Ithasbecomethefocusoflow-flyingaircraftresearch.Duetothehighresearchvalueofquadrotormicro-aircr

6、aftinflightcontroltechnologyandpracticalapplicationfield,inthispaper,thequadrotormicro-aircraftflightcontrolwastobecarryontherelatedresearch.Inpracticalapplicationintheprocessofthequadrotormicro-aircraftoftencombinedwithvisualimageequipment.Inthispaper,aroundtheaircraftcontrolsystemsetupandcontrolpr

7、ogrambasedonAndroidvisionresearchontwoaspects,theultimategoalofthispaperistocompletethetargetofthevehicletracingandfixed-pointhoveringflight.First,byanalyzingquadrotormicro-aircraftdynamicsandkinemati