小型四旋翼直升機的自動控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、本文的主要目的為設(shè)計一套完整的四旋翼自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅包括控制算法的設(shè)計,還包括傳感器、控制板等相關(guān)硬件平臺的實現(xiàn)。為了對四旋翼有個全面的了解,本文首先回顧了四旋翼的發(fā)展過程,并分析了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和相關(guān)成果,為后續(xù)系統(tǒng)的設(shè)計提供必要的理論基礎(chǔ)。
　　然后在定義的相關(guān)坐標系的前提下,通過牛頓力學(xué)分別建立了四旋翼的姿態(tài)動力學(xué)數(shù)學(xué)模型和位置動力學(xué)數(shù)學(xué)模型。由于四旋翼姿態(tài)的高度耦合性,不便于控制器的設(shè)計。因此,本文結(jié)合實際飛行情

2、況,提出了幾點基本假設(shè),并在該假設(shè)的基礎(chǔ)上將姿態(tài)動力學(xué)模型進行簡化。然后基于簡化模型設(shè)計了簡單可靠的PD控制器。考慮到模型簡化誤差和外部擾動對系統(tǒng)的影響,最后設(shè)計了PD和CMAC(小腦模型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))的混合控制器,不僅提高了系統(tǒng)的魯棒性,而且該算法計算量小,容易實現(xiàn)。在設(shè)計了穩(wěn)定的姿態(tài)控制器的前提下,又分別設(shè)計了水平位置控制器和高度控制器。其中,針對水平位置的欠驅(qū)動性,本文通過增加虛擬控制量的方式將其變?yōu)槿?qū)動,實現(xiàn)了對水平位置的控制。<