四軸飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計與研究.pdf

1、四軸飛行器是一種可垂直起降的無人機，具有適應(yīng)性強、成本較低、結(jié)構(gòu)新穎、操作靈活等優(yōu)點。目前已廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、航拍、巡檢、軍事等領(lǐng)域。由于四軸飛行器的特殊結(jié)構(gòu)，使其系統(tǒng)本身具有欠驅(qū)動、多變量、強耦合、非線性和時變等復(fù)雜特性，因此，四軸飛行器的建模和控制成為近年來研究的熱點。
　　本文在總結(jié)和分析國內(nèi)外四軸飛行器控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀后，從姿態(tài)檢測系統(tǒng)、平衡控制系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)和飛行動力系統(tǒng)對飛行器進行了設(shè)計與研究。文中對四軸飛行器的系

2、統(tǒng)構(gòu)成和飛行原理進行了分析和詳細介紹，運用空氣動力學(xué)原理建立了飛行器的動力學(xué)數(shù)學(xué)模型。文中通過對卡爾曼濾波和互補濾波算法作了分析和比較，采用了互補濾波算法對慣性傳感器采集到的數(shù)據(jù)進行融合處理，得到了實時、穩(wěn)定的姿態(tài)角度信息。根據(jù)獲得的姿態(tài)解算策略，文中設(shè)計了變論域模糊的PID控制器，通過在MATLAB仿真工具箱中進行了仿真實驗，對其控制性能進行了對比。
　　根據(jù)仿真結(jié)果，文中選用具有浮點運算能力的 STM32系列微處理器作為四軸飛