基于光流法的空中機(jī)器人自主起降方法研究.pdf

1、四旋翼飛行器結(jié)構(gòu)上屬于多旋翼小型無(wú)人飛行器的一種，與傳統(tǒng)的無(wú)人機(jī)相比，四旋翼飛行器具有承載力強(qiáng)，機(jī)動(dòng)靈活，耗能小效率高等優(yōu)點(diǎn)，適合用于近距離進(jìn)行電力線(xiàn)巡檢，可以攜帶航拍及絕緣子阻值檢測(cè)設(shè)備，同時(shí)與人工巡檢相比具有安全性高、勞動(dòng)強(qiáng)度低的優(yōu)點(diǎn)，因此在電力線(xiàn)自動(dòng)巡檢中有良好的應(yīng)用前景。
　　本文針對(duì)電力線(xiàn)巡檢中野外環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)斜面起飛控制系統(tǒng)，對(duì)混雜控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，構(gòu)建出針對(duì)斜面起飛分狀態(tài)分層次的混雜控制系統(tǒng)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)仿

2、真加以驗(yàn)證此混雜系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)飛行器任意方向任意角度斜面起飛問(wèn)題。
　　首先，分析了四旋翼飛行器的物理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和飛行運(yùn)動(dòng)方式，建立了六自由度動(dòng)力學(xué)模型，利用牛頓和歐拉方程推導(dǎo)出非線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)方程。
　　其次，根據(jù)四旋翼飛行器運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的特點(diǎn)，引入了平面起飛控制系統(tǒng)。了解各種四旋翼飛行器常用起飛控制規(guī)律，進(jìn)行控制結(jié)構(gòu)模型的搭建，并且深入研究分析了四旋翼飛行器自身仿真模塊，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明具有良好的控制效果。
　　然后，引入了光流法

3、概念及測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)原理，通過(guò)二維傳感器測(cè)量三維物體的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)圖像灰度值的變化確定飛行器運(yùn)動(dòng)方向及速度的改變。針對(duì)現(xiàn)有的光流傳感器精度不高，設(shè)計(jì)完成了實(shí)驗(yàn)環(huán)境中精度更高的光流傳感器。
　　最后設(shè)計(jì)利用混雜控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了斜面起飛控制系統(tǒng)。首先引入了斜面起飛控制算法。針對(duì)起飛斜面傾角的不同，將整個(gè)起飛過(guò)程劃分為兩個(gè)階段:起飛階段和懸停階段。接著介紹了混雜控制系統(tǒng)的概念，分析了有限狀態(tài)機(jī)數(shù)學(xué)模型建立。通過(guò)研究四旋翼飛行器斜面起飛算法及控