小型四旋翼飞行器的位置控制方法研究及应用

《小型四旋翼飞行器的位置控制方法研究及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文小型四旋翼飞行器的位置控制方法研究及应用论文作者：王永亮学生类别：在职攻读专业学位类别：工程硕士领域名称：控制工程指导教师：张磊职称：教授方强高级工程师资助基金项目：（必要时填写）ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofControlEngineeringRESEARCHANDAPPLICATIONONPOSITIONCONTROLMETHODOFSMALLFOUR-ROTORAIRCRAFTbyWangYongliangSupervisor:Prof.Z

2、hangLeiSNENGRFangQiangDecember2014原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部

3、分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要小型四旋翼飞行器是一种对四个旋翼联合驱动而实现飞行位置及姿态控制的飞行器，其具有机构新颖简单，易于实现定点悬停，载重量大，操作灵活，广泛的应用在侦查、探测、航拍等领域。如将四轴飞行器作为一个平台，可根据不同的需求，选择不同的配件使之完成相应的任务。在军事领域中可用于侦察监视、通信中继、电子干扰、攻击任务等，而在民用领域发展较快，如快递投送、交通监视、地质勘探、灾害搜救、摄影航

4、拍等，可以说四轴飞行器都显示出了极高的研究和商业应用价值，已经成为目前最有前途、最有潜力的小型飞行器。本文通过建立小型四旋翼飞行器的动力学、运动学数学模型，把数学模型分解成为四个独立的控制通道，采用模糊PID控制技术设计出稳定可靠的控制器，通过仿真分析验证其控制策略的可行性，并将控制策略加载到四旋翼飞行器平台上，最终实现四旋翼飞行器的稳定悬停和遥控飞行。本文主要对四旋翼飞行器进行滚转角控制、俯仰角控制、偏航角的控制、以及高度控制，以及飞行器的姿态控制。飞行器以ATmega2560为控制核心，集成MPU6050六轴运动处理的传感器、HMC5883L三轴数字罗盘、MS5611的高精度气压计，最终飞

5、行器可以实现悬停、上升、下降、等各种姿态的平稳飞行。关键字：四旋翼、动力学模型、模糊PID控制IABSTRACTSmallfour-rotoraircraftisakindofequipmentwhichisdrivenbyfour-rotortorealizethecontrolofpositionandattitude,ithasanoveltyandsimplestructureandbeeasytoimplementfixed-pointhovering,heavyloadingcapacity,flexibleoperation,andhasabroadapplicationpros

6、pectinthefieldofinvestigationanddetectionandaerial-photo.Ifthefour-axisaircraftisregardedasaplatform,accordingtodifferentneeds,itcancompletedifferenttaskbychoosingdifferentaccessories.Italsocanbeusedforsurveillanceandreconnaissance,communicationsrelay,electronicjamming,attackmissionsinthemilitary,ad

7、ditional,itcanbeusedforexpressdelivery,trafficmonitoring,geologicalexploration,disasterrescueandaerialphotographybecauseofrapiddevelopmentinthecivilfields.Itcanbesaidthatthefour-rotoraircrafthasshowna