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《基于運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)的四旋翼飛行器導(dǎo)航控制技術(shù)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、中圖分類號(hào)：V249論文編號(hào)：102870315-S001學(xué)科分類號(hào)：080401碩士學(xué)位論文基于運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)的四旋翼飛行器導(dǎo)航控制技術(shù)研究研究生姓名趙繼學(xué)科、專業(yè)精密儀器及機(jī)械研究方向多旋翼飛行器導(dǎo)航控制技術(shù)指導(dǎo)教師劉建業(yè)教授曾慶化副教授南京航空航天大學(xué)研究生院自動(dòng)化學(xué)院二О一五年一月INanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonNavigatio
2、nandControlTechnologyofQuadrotorBasedonMotionCaptureSystemAThesisinPrecisionInstrumentandMachinerybyZhaoJiAdvisedbyProf.LiuJianyeAssociateProf.ZengQinghuaSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2015III基于運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)
3、的四旋翼飛行器導(dǎo)航控制技術(shù)研究承諾書(shū)本人聲明所呈交的碩士學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得南京航空航天大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。本人授權(quán)南京航空航天大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本承諾書(shū)）作者簽名：日期：IV南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要四旋翼飛行器憑借其體積
4、小、重量輕、操作性好、可垂直起降和定點(diǎn)懸停等優(yōu)勢(shì)，在軍事、民用和科技領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。四旋翼飛行器導(dǎo)航控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)其自主飛行的關(guān)鍵，對(duì)四旋翼飛行器導(dǎo)航控制系統(tǒng)的研究具有重要的理論和工程應(yīng)用價(jià)值。為了更好的對(duì)四旋翼飛行器的導(dǎo)航控制系統(tǒng)展開(kāi)研究，消除傳統(tǒng)的機(jī)載傳感器設(shè)備對(duì)飛行器導(dǎo)航控制系統(tǒng)在實(shí)飛環(huán)境下的性能測(cè)試和評(píng)估帶來(lái)的影響。本文引入運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)，基于此搭建相應(yīng)的測(cè)試平臺(tái)，對(duì)四旋翼飛行器的導(dǎo)航控制系統(tǒng)展開(kāi)研究。首先，本文在調(diào)研和分析基于運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)的四旋翼飛行器導(dǎo)航控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀和關(guān)鍵技
5、術(shù)的基礎(chǔ)上，選取了一種通用的四旋翼飛行器為研究對(duì)象，對(duì)四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)組成和運(yùn)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行了分析，采用牛頓-歐拉法完成了飛行器動(dòng)力學(xué)模型的建立。其次，基于建立的四旋翼飛行器的動(dòng)力學(xué)模型，分別采用改進(jìn)PID和反步法對(duì)四旋翼飛行器的控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，Matlab/Simulink環(huán)境下的懸停測(cè)試和追蹤性能測(cè)試的仿真結(jié)果表明了所設(shè)計(jì)的控制器的有效性和正確性。再次，引入運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)，對(duì)運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)理進(jìn)行了分析，研究了一種運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)下飛行器導(dǎo)航信息的獲取方法并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該方法的可行性和
6、獲取的導(dǎo)航數(shù)據(jù)的正確性。基于VS2008開(kāi)發(fā)工具設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了配套的地面站軟件系統(tǒng)，定義了相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，完成了四旋翼飛行器測(cè)試平臺(tái)的搭建。最后，根據(jù)四旋翼飛行器導(dǎo)航控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，對(duì)四旋翼飛行器的導(dǎo)航控制系統(tǒng)進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì)。在搭建的飛行器測(cè)試平臺(tái)下，利用設(shè)計(jì)的導(dǎo)航控制系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)際的飛行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的導(dǎo)航控制系統(tǒng)的各個(gè)硬件模塊均能正常工作，滿足系統(tǒng)在體積、重量、功耗和穩(wěn)定性等方面的要求；設(shè)計(jì)的軟件的流程和架構(gòu)合理可行，可靠性高；設(shè)計(jì)的地面站系統(tǒng)能夠很好的完成數(shù)據(jù)的接收、處理、顯示、存儲(chǔ)
7、和發(fā)送等全部功能，與運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)和飛行器間的配合良好，能夠滿足飛行器實(shí)際飛行測(cè)試的需求；設(shè)計(jì)的控制器能夠很好的完成對(duì)四旋翼飛行器的位置和姿態(tài)控制，具有較好的控制效果。關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)，四旋翼飛行器，導(dǎo)航控制系統(tǒng)，動(dòng)力學(xué)建模，改進(jìn)PID，反步法，地面站，測(cè)試平臺(tái)；V基于運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)的四旋翼飛行器導(dǎo)航控制技術(shù)研究ABSTRACTQuadrotorisplayingamoreandmoreimportantroleinmilitary,civilandtechnologyfieldsbyitsadvantag
8、esofsmallsize,lightweight,goodmaneuverabilityandabilityofhoverandverticaltakeoffandlanding.Thedesignofnavigationandcontrolsystemisthekeyofitsautonomousflight.Researchonquadrotornavigationandcontrolsystemhasgr
