基于Qball-X4四旋翼無人機(jī)飛行控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、Qball-X4無人機(jī)系統(tǒng)是由加拿大Quanser公司開發(fā)的實(shí)時(shí)控制與仿真實(shí)驗(yàn)平臺。四旋翼無人機(jī)具有多變量、強(qiáng)耦合及欠驅(qū)動的特性。其飛行控制可以通過PID控制、狀態(tài)反饋控制和非線性控制等控制策略實(shí)現(xiàn)。本文的主要目的是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)Qball-X4的實(shí)時(shí)路徑跟蹤控制。主要研究內(nèi)容與創(chuàng)新可概括如下：
　　(1)從整體上對系統(tǒng)進(jìn)行分析，包括Qball-X4的結(jié)構(gòu)、受力分析和力矩分析。利用牛頓-歐拉法建模，推導(dǎo)出Qball-X4六自由度非線性

2、模型。針對室內(nèi)飛行控制特點(diǎn)，對模型近似和化簡推導(dǎo)出線性化模型。
　　(2)以線性化模型為被控對象，設(shè)計(jì)了PID控制器來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)路徑跟蹤控制，PID增益是通過LQR優(yōu)化方法得到。搭建仿真系統(tǒng)驗(yàn)證控制效果，并且將所設(shè)計(jì)的控制器應(yīng)用于實(shí)際飛行控制系統(tǒng)中，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的控制器可以實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。
　　(3)針對傳統(tǒng)PID控制器增益不可調(diào)節(jié)的缺陷進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了增益調(diào)度PID控制器，增益調(diào)度算法采用的是基于T-S模糊推理的模糊控制算法。然