無(wú)人飛艇嵌入式自抗擾控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、飛艇是一種利用空氣浮力升空飛行的飛行器。與其他飛行器相比，飛艇具有制造成本低、滯空時(shí)間長(zhǎng)、低能耗、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，且容易實(shí)現(xiàn)垂直起降和定點(diǎn)懸浮。目前，大部分應(yīng)用的飛艇都是人工駕駛或者遙控操作，這種駕駛方式極大地限制了飛艇的飛行環(huán)境和飛行條件。隨著無(wú)人航空時(shí)代的到來(lái)，無(wú)人飛艇良好的應(yīng)用價(jià)值使其成為了無(wú)人航空家族研究的熱點(diǎn)。
　　本文以小型中低空軟式無(wú)人飛艇為研究對(duì)象，根據(jù)飛艇的運(yùn)動(dòng)特性和控制的需求分析，利用自抗擾控制技術(shù)和嵌入式技術(shù)

2、，分別從控制和軟硬件方面設(shè)計(jì)了無(wú)人飛艇控制系統(tǒng)的總體方案。
　　首先，對(duì)飛艇的運(yùn)動(dòng)特性和受力進(jìn)行分析，建立飛艇的六自由度非線性數(shù)學(xué)模型，通過(guò)小擾動(dòng)法，對(duì)飛艇的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行線性化，并解耦成橫向和縱向兩個(gè)控制通道。在飛艇的橫向和縱向通道上，使用運(yùn)動(dòng)模態(tài)的分析方法，分別將飛艇運(yùn)動(dòng)看作成三種運(yùn)動(dòng)模態(tài)的疊加，分析飛艇運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。根據(jù)飛艇橫向和縱向運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的不同，分別設(shè)計(jì)自抗擾控制器(ADRC)，在無(wú)干擾和有干擾條件（基本風(fēng)、風(fēng)切變和隨機(jī)干擾

3、）下進(jìn)行MATLAB仿真，并與常規(guī)PID控制技術(shù)對(duì)比，驗(yàn)證了自抗擾控制技術(shù)的控制效果及其良好的抗干擾性。
　　在軟硬件上，以S3C2440A為主處理器，根據(jù)飛艇控制的需要選取器件，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路，構(gòu)造飛艇控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)。以嵌入式Linux系統(tǒng)為軟件基礎(chǔ)，通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)理念設(shè)計(jì)了整個(gè)軟件系統(tǒng)。以3G通訊技術(shù)為信息傳輸方式，設(shè)計(jì)了飛艇的信息傳輸通道，并使用QT圖形界面編程設(shè)計(jì)了PC上位機(jī)圖形交互界面，實(shí)現(xiàn)飛艇數(shù)據(jù)信息的共享與傳輸。