基于視覺(jué)導(dǎo)航小型無(wú)人機(jī)自主著陸控制策略研究與應(yīng)用.pdf

1、四旋翼飛行器是一種外形新穎、性能卓越的無(wú)人直升機(jī)，具有獨(dú)特的飛行能力，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航拍中。自主著陸是無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的重要功能之一，直接影響無(wú)人機(jī)自主能力和工程應(yīng)用水平。本文以 X450四旋翼飛行器為平臺(tái)，主要研究其飛行控制與基于視覺(jué)導(dǎo)航的自主著陸中的控制策略問(wèn)題。
　　本文首先對(duì)已建立的四旋翼飛行器數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了懸停工作點(diǎn)的配平及線性化，分析了其線性化結(jié)果，通過(guò)對(duì)模型的分析發(fā)現(xiàn)所建模型與實(shí)際四旋翼飛行器有一定的誤差，所建模型

2、并不精確。分析四旋翼飛行器所做任務(wù)，文中考慮四旋翼無(wú)人機(jī)在巡航、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)等飛行狀態(tài)下還是采用GPS導(dǎo)航方式進(jìn)行工作，僅僅在自主著陸狀態(tài)下采用視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行著陸導(dǎo)航。
　　根據(jù)所建模型不精確和飛行器易受外界擾動(dòng)的特點(diǎn)內(nèi)環(huán)姿態(tài)控制采用自抗擾控制，外環(huán)位置控制采用經(jīng)典PID控制的方法。仿真結(jié)果表明，自抗擾具有良好的魯棒性，可以對(duì)內(nèi)擾（模型參數(shù)不確定）和外擾進(jìn)行估計(jì)補(bǔ)償。PID/ADRC控制結(jié)構(gòu)能讓四旋翼飛行器很好的跟蹤預(yù)定軌跡?；谝曈X(jué)系統(tǒng)

3、與GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的區(qū)別，提出視覺(jué)著陸控制過(guò)程采用單獨(dú)的控制算法。
　　根據(jù)視覺(jué)系統(tǒng)獲取信息滯后以及視覺(jué)采樣頻率與控制采樣頻率不統(tǒng)一的問(wèn)題，本文提出對(duì)視覺(jué)信息進(jìn)行預(yù)測(cè)和插補(bǔ)。通過(guò)采用AR模型預(yù)測(cè)方法對(duì)飛行器與著陸場(chǎng)相對(duì)位置進(jìn)行處理建立AR模型，再采用遺忘因子遞歸最小二乘法來(lái)估計(jì)AR模型中的參數(shù)，解決系統(tǒng)延遲問(wèn)題，仿真結(jié)果表明此預(yù)測(cè)方法具有較好的效果。
　　最后，本文進(jìn)行了四旋翼飛行器的整個(gè)控制系統(tǒng)仿真驗(yàn)證。仿真采用了State