四旋翼無人機控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、近些年來，四旋翼無人機因其操作方便、成本較低和機動性高等特點受到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。四旋翼無人機作為一個欠驅(qū)動非線性系統(tǒng)，在飛行過程中容易受到風場的干擾，由于GPS精度不高，容易導致實際降落點偏離降落目標。本文設(shè)計了一種四旋翼無人機控制系統(tǒng)，并對控制算法、抗風擾性能與高精度降落進行了研究，主要內(nèi)容如下:
　　(1)為進行四旋翼無人機的控制系統(tǒng)設(shè)計，首先對四旋翼無人機進行受力分析，通過坐標系變換以及運用牛頓-歐拉公式對四旋翼無人機建

2、立數(shù)學模型。為研究四旋翼無人機在風場干擾下的運動情況，對均值風、陣風和紊流風場等風場干擾進行建模。
　　(2)根據(jù)四旋翼無人機的數(shù)學模型分別設(shè)計了模糊PID控制算法和滑模控制算法，搭建Simulink模塊進行仿真實驗，在仿真過程中加入風場干擾，通過調(diào)節(jié)模糊PID隸屬度函數(shù)和削弱滑?？刂浦械亩墩瘳F(xiàn)象，提高系統(tǒng)的性能。對傳統(tǒng)PID控制、模糊PID控制和滑?？刂七M行仿真對比，結(jié)果表明模糊PID控制器有著更好的動態(tài)特性，滑?？刂朴兄玫?/p>

3、抗風擾性能。
　　(3)針對彩色環(huán)形靶盤設(shè)計高精度自主降落圖像處理方案，最終降落到中心。首先對顏色空間進行討論，分析針孔成像模型和攝像頭畸變模型，并對攝像頭進行標定，獲取內(nèi)部參數(shù)。然后制定圓形特征檢測方案，采用Canny算子邊緣檢測和Hough圓形變換，對圓形輪廓和圓心坐標進行了有效識別。
　　(4)通過需求分析，搭建四旋翼無人機軟硬件平臺。選擇四旋翼無人機的零部件進行集成，并在開源飛控基礎(chǔ)上進行二次開發(fā)，分析飛控代碼的軟件