基于模型參考滑模控制的四旋翼無人機控制器設計.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、四旋翼無人機是一種可垂直起降、定點懸停、機動性強、成本較低且性能優(yōu)良的無人駕駛飛行器，其在軍事偵查、城市交通、災害搜救等領域均有著良好的實際應用性和廣闊的發(fā)展前景，擁有獨特的研究價值與工程意義。四旋翼無人機具有非線性、強耦合、干擾敏感等特性，因而其數學模型的建立、飛行姿態(tài)信息的獲取以及控制器的設計都成為了研究的難點。本文在總結前人工作的基礎上，針對上述問題展開分析與探討，基于四旋翼無人機實驗平臺建立非線性動力學模型，并重點研究姿態(tài)估計的

2、多傳感器數據融合算法與飛行控制方法。
　　首先，以四旋翼無人機在機械和控制方面的需求為準則，設計機體、硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)。在機體方面，完成了材料的選擇與機體結構的設計;在硬件系統(tǒng)方面，采用模塊化的思想完成了微處理器、傳感器、執(zhí)行器等功能模塊的選型;在軟件系統(tǒng)方面，介紹了雙微處理器的任務分配與軟件流程以及傳感器數據的采集與處理。
　　其次，定義四旋翼無人機飛行坐標系，選取歐拉角描述姿態(tài)，進而闡述其飛行原理。在分析機體結構特征和

3、旋翼動力學特性的基礎上，根據牛頓歐拉動力學方程，建立六自由度非線性動力學模型。
　　再者，針對四旋翼無人機的姿態(tài)估計，設計基于四元數和擴展卡爾曼濾波器的多傳感器數據融合算法。在分析多傳感器測量數據特性的基礎上，融合陀螺儀、加速度計和地磁計的測量數據解算出飛行姿態(tài)角。仿真結果驗證了該算法的有效性。
　　最后，對四旋翼無人機的六自由度非線性動力學模型進行合理簡化與參數辨識，得到解耦的線性模型。并針對該線性模型，設計基于模型參考滑

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