基于改進(jìn)人工勢(shì)場(chǎng)法的旋翼飛行器的避障研究.pdf

1、旋翼飛行器作為無人機(jī)的一種，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外形新穎、操作方便等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于軍事與民用領(lǐng)域。但無人機(jī)的自主避障飛行一直是自主飛行中的一個(gè)重要研究課題，至今仍未實(shí)現(xiàn)完全自治的無人機(jī)避障飛行。本文以無人機(jī)的避障策略為切入點(diǎn)，在對(duì)px4flow光流傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的基礎(chǔ)上，將其與改進(jìn)的人工勢(shì)場(chǎng)法相結(jié)合，從而作為飛行器的避障策略。本設(shè)計(jì)主要工作與成果如下:
　　(1)建立了四旋翼飛行器的動(dòng)力學(xué)建模，分析了其在懸停狀態(tài)下的受力狀況，

2、推導(dǎo)出其俯仰（橫滾）運(yùn)動(dòng)、偏航運(yùn)動(dòng)、位置和高度控制的線性模型。
　　(2)通過前述線性模型，確定了飛行器的控制方法及控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu);并使用matlab對(duì)其進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)仿真曲線進(jìn)行分析，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)提供了理論依據(jù)。
　　(3)對(duì)px4flow光流傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)傳統(tǒng)的人工勢(shì)場(chǎng)法進(jìn)行改進(jìn)，提出新的避障策略。即采用光流傳感器與改進(jìn)人工勢(shì)場(chǎng)法相結(jié)合的方法作為四旋翼飛行器的避障策略，使飛行器在成功避開障礙物之后還能完成局部

3、路徑規(guī)劃的任務(wù)。
　　(4)使用杭州某無入機(jī)公司的四軸植保無人機(jī)作為試驗(yàn)機(jī)，對(duì)本文提出的姿態(tài)解算算法與飛行器的姿態(tài)控制進(jìn)行了驗(yàn)證;并在小車上對(duì)前文提出的避障策略進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　本文將px4flow傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，作為障礙物的檢測(cè)裝置，大大的減少了開發(fā)成本與開發(fā)時(shí)間;創(chuàng)新性的提出了使用光流傳感器與改進(jìn)的人工勢(shì)場(chǎng)法相結(jié)合的避障策略，既彌補(bǔ)了傳統(tǒng)人工勢(shì)場(chǎng)法的缺陷，又可以使飛行器在避障的同時(shí)不會(huì)迷失航向，從而完成局部路徑規(guī)劃