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积分
- 关 键 词：
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jl027
飞行器
自主
控制
节制
技术研究
- 资源描述：
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【JL027】飞行器自主控制技术研究,jl027,飞行器,自主,控制,节制,技术研究
- 内容简介：
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飞行器自主控制技术研究 明德学院 自动化系 2014年 6月 作 者：张黎翔 导 师：邢超 报告提纲 选题背景 随着自动控制技术和智能决策技术的不断发展 ， 无人机凭借其低成本 ， 零伤亡 ， 可重复使用和高机动等优点 ， 成为了当代战争的重要作战工具之一 ， 有着不可替代的作用 旋翼式飞行器作为一种无人机 ， 其起飞和降落所需空间较少 ， 在障碍物密集环境下的操控性较高 ， 以及飞行器姿态保持能力较强的优点 ， 在民用和军事领域都有广泛的应用前景 近年来对四旋翼飞行器的研究成果较多 ， 融合了自动控制 、传感以及计算机科学等诸多技术 ， 成为了未来无人机的主要发展趋势 ， 并成为目前重点的研究对象 四旋 翼飞行器特点 四旋翼飞行器与普通旋翼飞行器相比，具有 以下特点： 1）体积小，适合在多种地形使用，起飞、发射简单。并且拥有较小重、有良好的隐蔽性能 2）低空飞行，机动性强，可进行 360度定点转弯，能够执行特种任务，飞行高度从几米到几百米，飞行速度从每秒几米到几十米，能够适应复杂环境，能够对狭小地区探测，并提供实时精确信息 3）机械组成简单，便于维护、拆卸，而且费用低 完成工作 研究分析了四旋翼无人飞行器的产生和发展过程，国内外研究现状以及其主要的特点，对相关关键技术进行阐述和分析，指明了研究过程具有重要意义 分析了四旋翼飞行器的结构形式以及垂直运动、俯仰运动等 状态的工作原理 研究了四旋翼飞行器的飞行原理和实体模型基础上，做出基于 通过 别对 研究内容 对四旋翼无人飞行器进行力学分析， 并 对四旋翼的建模和控制方法做了研究。在此基础上建立四旋翼飞行器的动力学模型 ， 并对飞行器进行力学分析 选取四旋翼无人飞行器在运动过程中的受力分析，完成对其动力学模型的建立 ，并 针对现有四旋翼无人飞行器结构，建立机体坐标系，为四旋翼无人飞行器的飞行控制器的设计提供了可靠的控制模型 研究基于 用建立的四旋翼飞行器的动力学模型，仿真验证算法的有效性 论文框架 第一章 绪论 第二章 四旋翼飞行器硬件结构 第三章 四旋翼飞行器动力学模型 第四章 四旋翼飞行器控制算法研究 第五章 总结 动力学建模 研究四旋翼无人飞行器，首先要建立系统的动力学模型。介绍四旋翼无人飞行器建模的基本方法 ， 选取影响飞行器运动的关键受力和力矩，根据物理定律建立飞行器的动力学方程模型。 控制器的分析与设计需要将实际系统抽象成数学模型，先在理论上针对模型研究与设计。用一组能够尽可能简单、全面的表达、体现实际系统各项性能、参数、特点的数学表达式来表达实际系统，建立模型。 算法设计 对四旋翼飞行器做控制仿真，可以验证飞行器的模型的正确性和测试控制算法的可靠性。飞行器的控制仿真采用 控制算法： 积分分离 法流程 积分分离 制算法的程序流程图 采用偏航角度和位置作为输入数据 1） 比例调节作用，对四旋翼无人飞行器进行飞行观测，四旋翼无人飞行器能够抵抗外界的干扰力矩的作用，只要手快速的尝试改变四旋翼无人飞行器的角度状态，四旋翼无人飞行器就会产生一个抵抗力矩。 2） 积分调节作用，对陀螺仪角速度的积分得到实际四旋翼无人飞行器旋转的角度，如果四旋翼无人飞行器有一个倾斜角度，那么四轴就会自己进行调整，直到四轴的倾角为零，它所产生的抵抗力是与角度成正比的 不加控制器时系统脉冲响应 加控制器时系统脉冲响应 1） 比例调节作用，对四旋翼无人飞行器进行飞行观测，比照惯性坐标系，当出现角度偏差时，比例调节立即产生作用，将角度向着零点运动，实现四旋翼无人飞行器的稳定飞行，比例系数大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使四旋翼无人飞行器稳定性下降 2） 积分调节作用，是使四旋翼无人飞行器消除稳态误差，提高无差度。即使有一个小的角度变化，通过长时间的积分作用都能够显现出来，对四旋翼无人飞行器的姿态变化产生影响，积分时间常数T， 分作用就越强。反之 积分作用弱，积分调节动态响应变慢，但实现无差姿态调节是必须的。 3） 微分调节作用，反映四旋翼无人飞行器偏航角度偏差信号的变化率，具有预见角度变化趋势，实现姿态的超前控制，在偏航角度偏差还没有形成之前，实现对偏差的消除。因此，改善四旋翼无人飞行器的动态性能。 真结果 角度阶跃响应曲线仿真图 位移阶跃响应曲线仿真图 积分分离 1） 当被控量与设定值偏差较大时，取消积分作用，以免由于积分作用使系统稳定性降低，超调量增大；当被控量接近给定值时，引入积分控制，以便消除静差，提高控制精度 2） 当四旋翼无人飞行器偏航角度有较大偏差时采用 得飞行器快速到达给定值位置，当在给定值范围内时，采用 现四旋翼无人飞行器的稳定飞行 积分分离 积分分离 总结 通过对 行控制算法进行 真可知，四旋翼无人飞行器在 分分离
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