四旋翼飛行器的姿態(tài)估計與優(yōu)化控制研究.pdf

1、得益于近幾十年來,科技的發(fā)展及應用,四旋翼飛行器成為了采用多種微傳感器以及眾多子系統(tǒng)(導航、通信、動力和飛行控制等)構成的高集成控制系統(tǒng),在結構極、重量、制造及裝配等方面的表現(xiàn)得到極大提升。獨特的飛行特性,使其不僅擁有垂直起降能力,還能輕松駕馭例如對障礙物的識別、避讓等任務。它可以作為一種智能巡檢機器人,替代工作人員在無人值守的工業(yè)現(xiàn)場,完成安全檢測中面臨的各種危險工作任務。這將提升巡檢的智能化水平,提高巡檢作業(yè)和管理的效率,降低勞動強

2、度和運維成本。四軸飛行器在軍事領域和民用領域都顯示出了極高的研究價值和應用潛力。
　　本文主要研究工作及完成結果集中為如下幾方面:
　　(1)基于本課題的選題背景,介紹并回顧了四旋翼飛行器的發(fā)展歷史以及國內外的研究現(xiàn)狀,并對飛行器現(xiàn)有技術難點做了概括和簡要說明。之后梳理了目前現(xiàn)有主要研究方法。
　　(2)從四旋翼飛行器的樣機一般組成結構和控制原理入手,深入分析飛行器運動過程的受力情況,結合所做假設,忽略次要擾動因素,最

3、后完成四旋翼飛行器動力學模型的建立。
　　(3)根據(jù)設計需求,對材料選型進行了詳細地分析,確定了四旋翼飛行器樣機,機身機械構架。然后根據(jù)控制要求、所需功能,設計了飛行器控制系統(tǒng)總體結構,完成了飛行器的硬件系統(tǒng),最終搭建了四旋翼飛行器整機。
　　(4)首先闡述了傳感器數(shù)據(jù)預處理方法。然后分別闡述了四種濾波器的濾波原理及離散遞推公式,最后將算法移植至所使用微控制器,將圖形化的數(shù)據(jù)曲線顯示到計算機,并測試各自性能,分析了四種算法的