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《小型無人直升機的魯棒飛行控制技術》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、中圖分類號：TP273論文編號：102870318-SX135學科分類號：085210碩士學位論文小型無人直升機的魯棒飛行控制技術研究生姓名瞿友杰學科、專業(yè)控制理論與控制工程研究方向無人機飛行控制指導教師陳謀教授南京航空航天大學研究生院自動化學院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonRobustControlTechnologyofSmall-ScaleUnmannedHelicop
2、terAThesisinControlTheoryandControlEngineeringbyQuYoujieAdvisedbyProf.ChenMOUSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承諾書本人聲明所呈交的碩士學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得南京航空航天大學或其他教育機構的學位或證書而使用過的材
3、料。本人授權南京航空航天大學可以將學位論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。（保密的學位論文在解密后適用本承諾書）作者簽名：日期：南京航空航天大學碩士學位論文摘要小型無人直升機是一種能夠實現垂直起降、空中懸停、側飛和倒飛等功能的旋翼飛行器，相比于固定翼無人機，其在執(zhí)行飛行任務的過程中具備更好的機動性和更大的靈活性，能夠用于空中偵察、森林火災監(jiān)控、水上運輸、農業(yè)噴灑以及地面測繪等領域，具有廣泛的應用前景。因此，針對小型無人直升機的飛行控制問題成為了飛控領域的熱點問題之一。論文圍繞小型無人直升機的魯棒控制
4、問題展開研究，建立了小型無人直升機的數學模型，并研究了小型無人直升機存在建模誤差和外界干擾等因素影響下的魯棒飛行控制問題。論文主要研究內容如下：首先，分析了小型無人直升機機體各部件的受力情況，根據機理建模方法建立了無人直升機的非線性動力學模型。為方便控制器設計，對所建立的非線性動力學模型進行簡化處理，分別得到小型無人直升機的線性模型和非線性簡化模型。其次，研究了基于干擾觀測器和魯棒伺服LQR的小型無人直升機優(yōu)化控制。首先分析了小型無人直升機的耦合特性，在此基礎上，基于小擾動原理得到了解耦后的無人直升機線性模型。在原有LQR理論的基礎上，引入輸入信號的偏差積分量
5、，采用伺服LQR方法設計控制器。同時，考慮無人直升機系統受到干擾作用影響，引入線性干擾觀測器實現對外界不可測干擾的估計，并結合魯棒伺服LQR和干擾觀測器輸出，設計跟蹤控制器。仿真實驗結果驗證了該方法的有效性。然后，研究了具有量化輸入的小型無人直升機優(yōu)化控制?？紤]到小型無人直升機的控制信號在傳輸過程中可能會受干擾作用，引入量化器來增強控制信號的抗干擾性?；跓o人直升機的線性模型，采用Backstepping的方法設計控制器，并通過Lyapunov函數證明了閉環(huán)系統的穩(wěn)定性。為了獲得最佳的控制器性能，考慮將粒子群優(yōu)化算法用于Backstepping方法中的控制器參
6、數整定。最后通過MATLAB仿真來驗證該方法的有效性，從仿真結果中可以看出，文中提出的控制方法可以較好的實現無人直升機的位置和姿態(tài)跟蹤，且通過優(yōu)化算法所獲得的控制器參數可使控制器性能最佳。接著，研究了基于干擾觀測器和SDRE的小型無人直升機優(yōu)化控制?？紤]小型無人直升機系統階次較高，直接設計控制器較為困難，首先將無人直升機系統劃分為4個子系統，即位置環(huán)、速度環(huán)、姿態(tài)環(huán)和姿態(tài)角速率環(huán)。進而，針對每個子系統采用SDRE方法設計控制器。同時，考慮無人直升機系統受到干擾作用影響，引入非線性干擾觀測器實現對外界不可測干擾的估計，并結合SDRE和干擾觀測器輸出，設計跟蹤控制
7、器。仿真結果表明，文中給出的控制方法使得無人直升機存在外界干擾下具有較強的魯棒性，且跟蹤性能較好。最后，研究了小型無人直升機的三維視景仿真實現。在前文中研究了針對小型無人直升機I小型無人直升機的魯棒飛行控制技術的飛行控制問題，并通過數值仿真驗證了各控制方法的有效性。為了模擬小型無人直升機的實際飛行，采用三維視景仿真來實現小型無人直升機的軌跡跟蹤過程全顯示。文中采用VisualC++6.0和OpenGL相結合的方法，通過VisualC++6.0實現具體的軟件平臺設計，OpenGL繪制三維物體與自然物景。最后的視景仿真實驗表明，設計的軟件平臺可以有效地模擬小型無人
8、直升機的軌跡跟蹤過程。關鍵詞：小型無人
