四旋翼飞行器PID控制器的设计

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1、本科毕业设计(论文)GRADUATIONDESIGN(THESIS)四旋翼飞行器题目：PID控制器的设计学生姓名：李建华指导教师：贺继林学院：机电工程学院专业班级：机械1208班本科生院制2016年6月四旋翼飞行器PID控制器的设计四旋翼飞行器PID控制器的设计摘要四旋翼飞行器是一种具有四个输入和六个自由度可实现垂直起降的欠驱动强耦合旋翼式飞行器。在实际飞行过程中，经常会受到外界气流扰动的影响，使得飞行器的位姿偏离预期的状态。为了解决飞行器受扰动后飞行失稳的问题，根据牛顿–欧拉方程建立了四旋翼飞行器的动力学模型，并基于小扰动方法将非线

2、性动力学模型线性化。根据传递函数与状态方程之间的关系得到各控制通道的传递函数，分别对各个通道设计了PID控制器并通过Matlab/Simulink平台对所设计的PID控制器进行了仿真。仿真结果显示：在所整定的控制器参数下，飞行器可以迅速准确飞抵目标位置并保持预期姿态，且在飞行器受微扰动后，控制器具备控制四旋翼飞行器位姿的能力。本设计对四旋翼飞行器受微扰动时的自稳定控制具有一定的参考价值和指导意义。关键词：四旋翼飞行器动力学模型PID控制器微扰动仿真I四旋翼飞行器PID控制器的设计DesignofPIDcontrollerforaqua

3、drotorABSTRACTQuadrotorisakindofunderactuatedandstrongcouplingrotary-wingaircraftwithfourdriversandsixdegreesoffreedom,whichcanrealizeverticaltake-offandlanding.Intheactualflyingprocess,itwillbeinfluencedbyexternalairflowusually,whichresultinaircraft’sposturedeviatefrom

4、expectedstate.Inordertosolvetheflyinginstabilityproblemswhenitisdisturbed.AccordingtoNewton-Eulerequation,weestablishedit’sdynamicmodel.Basedonthesmalldisturbancehypotheticalwegetit’slinearmodel.Accordingtotherelationshipbetweentransferfunctionandstateequation,wegettran

5、sferfunctionofeachcontrolchannel.ThenPIDcontrollerforeverycontrolchannelwasdesigned.SimulationwasdonebasedonMatlab/Simulinkplatform.Thesimulationresultshows:withthesetofcontrolparameters,quadrotorcanflytoexpectedpositionandkeepattitudequickly.Meanwhilethecontrollerprove

6、stheabilitytocontrolthepostureinthepresenceofasmalldisturbance.Thisdesignisofsomepracticalsignificanceforquadrotor’sselfstabilizationcontrol.Keywords：QuadrotorDynamicmodelPIDcontrollerSmalldisturbanceSimulationII四旋翼飞行器PID控制器的设计目录第1章绪论....................................

7、.................................................................11.1论文研究的背景和意义......................................................................11.2发展历史..............................................................................................21.3四旋翼飞行器控制算法研究现状.

8、.....................................................31.4本文主要研究内容与结构安排........................................