小型無人直升機(jī)飛行控制與實現(xiàn)技術(shù)研究.pdf

1、目前，已有不少科研機(jī)構(gòu)以小型無人直升機(jī)為平臺，開展視覺伺服以及飛行控制技術(shù)的研究。本文針對小型無人直升機(jī)的特點(diǎn)，完成對平臺系統(tǒng)總體設(shè)計、建模、視覺定位以及魯棒控制器設(shè)計等研究工作。論文主要工作如下：
　　首先，給出了小型無人直升機(jī)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，其包括飛行控制系統(tǒng)、地面控制站以及視覺定位系統(tǒng)，以及系統(tǒng)各硬件設(shè)備的型號、性能以及配置方法。制定了系統(tǒng)工作狀態(tài)的描述方法，針對可能存在的系統(tǒng)故障提出了檢測方法以及應(yīng)對措施，并定義了空地通信協(xié)

2、議。
　　其次，利用機(jī)理分析法對直升機(jī)機(jī)體、旋翼、平衡桿、電機(jī)等各部件進(jìn)行受力分析，建立了直升機(jī)的非線性模型，利用小擾動理論將其線性化得到帶未知參數(shù)的狀態(tài)空間模型。在對黑箱系統(tǒng)未知參數(shù)辨識過程中進(jìn)一步將狀態(tài)空間模型化簡為四通道結(jié)構(gòu)，減少未知參數(shù)個數(shù)。同時以子空間法辨識結(jié)果作為迭代初值，運(yùn)用最小二乘法得到四通道模型，通過合并四通道并辨識剩余未知系統(tǒng)參數(shù)得到完整的模型參數(shù)辨識結(jié)果。
　　隨后，針對全球定位系統(tǒng)（GPS）在室內(nèi)環(huán)境

3、難以精確定位問題，設(shè)計了基于光學(xué)圖像的定位系統(tǒng)。為了提高定位精度，首先對攝像頭進(jìn)行標(biāo)定，并進(jìn)行畸變校正。利用OpenCV實現(xiàn)圖像的特征提取與特征匹配。根據(jù)相鄰兩幀圖像的特征點(diǎn)對，求出相鄰兩幀圖像的仿射變換，并綜合利用卡爾曼濾波方法融合傳感器數(shù)據(jù)，求解出直升機(jī)的三維空間位置以及運(yùn)動狀態(tài)。
　　最后，通過對多組數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)辨識的方法得到系統(tǒng)的攝動邊界，并對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換，確定出系統(tǒng)的工作頻段與噪聲頻段。在此基礎(chǔ)上，以抑制高頻