小型無人直升機飛行控制與實現技術研究.pdf

1、目前，已有不少科研機構以小型無人直升機為平臺，開展視覺伺服以及飛行控制技術的研究。本文針對小型無人直升機的特點，完成對平臺系統(tǒng)總體設計、建模、視覺定位以及魯棒控制器設計等研究工作。論文主要工作如下：
　　首先，給出了小型無人直升機系統(tǒng)總體結構，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對措施，并定義了空地通信協(xié)

2、議。
　　其次，利用機理分析法對直升機機體、旋翼、平衡桿、電機等各部件進行受力分析，建立了直升機的非線性模型，利用小擾動理論將其線性化得到帶未知參數的狀態(tài)空間模型。在對黑箱系統(tǒng)未知參數辨識過程中進一步將狀態(tài)空間模型化簡為四通道結構，減少未知參數個數。同時以子空間法辨識結果作為迭代初值，運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)參數得到完整的模型參數辨識結果。
　　隨后，針對全球定位系統(tǒng)（GPS）在室內環(huán)境

3、難以精確定位問題，設計了基于光學圖像的定位系統(tǒng)。為了提高定位精度，首先對攝像頭進行標定，并進行畸變校正。利用OpenCV實現圖像的特征提取與特征匹配。根據相鄰兩幀圖像的特征點對，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據，求解出直升機的三維空間位置以及運動狀態(tài)。
　　最后，通過對多組數據進行參數辨識的方法得到系統(tǒng)的攝動邊界，并對傳感器數據進行傅里葉變換，確定出系統(tǒng)的工作頻段與噪聲頻段。在此基礎上，以抑制高頻