| 摘要 | 第2-3页 |
| Abstract | 第3-4页 |
| 第1章 绪论 | 第8-13页 |
| 1.1 论文研究的背景和意义 | 第8页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第8-12页 |
| 1.3 论文的主要研究内容和结构安排 | 第12-13页 |
| 第2章 四旋翼飞行器数学建模及姿态数据滤波 | 第13-33页 |
| 2.1 型四旋翼飞行器结构和飞行原理 | 第13-14页 |
| 2.2 四旋翼飞行器建模 | 第14-23页 |
| 2.2.1 三维坐标系坐标变换 | 第14-17页 |
| 2.2.2 电机-螺旋桨模型 | 第17-18页 |
| 2.2.3 四旋翼飞行器转动惯量的计算 | 第18-19页 |
| 2.2.4 四旋翼飞行器动力学方程 | 第19-21页 |
| 2.2.5 基于四元数姿态运动学方程 | 第21-23页 |
| 2.3 姿态传感器数据的滤波及其解算 | 第23-32页 |
| 2.3.1 卡尔曼滤波算法 | 第23-27页 |
| 2.3.1.1 卡尔曼滤波算法原理 | 第23-25页 |
| 2.3.1.2 卡尔曼滤波器仿真分析 | 第25-27页 |
| 2.3.1.3 卡尔曼波器实验分析 | 第27页 |
| 2.3.2 一阶低通滤波算法 | 第27-30页 |
| 2.3.2.1 一阶低通滤波器原理 | 第27-28页 |
| 2.3.2.2 一阶低通滤波器仿真分析 | 第28-29页 |
| 2.3.2.3 一阶低通滤波器实验分析 | 第29-30页 |
| 2.3.3 基于加速度计和陀螺仪互补姿态解算 | 第30-32页 |
| 2.3.3.1 原理 | 第30-32页 |
| 2.3.3.2 实验及分析 | 第32页 |
| 2.4 本章小节 | 第32-33页 |
| 第3章 基于级联PID控制算法的控制系统设计 | 第33-39页 |
| 3.1 经典PID控制算法 | 第33页 |
| 3.2 级联PID控制算法的运用 | 第33-35页 |
| 3.3 姿态和位置控制器设计 | 第35-36页 |
| 3.4 基于级联PID控制器定点飞行仿真 | 第36-38页 |
| 3.5 本章小结 | 第38-39页 |
| 第4章 基于线性二次型控制器的控制系统设计 | 第39-44页 |
| 4.1 线性二次型控制器（LQR）理论 | 第39-40页 |
| 4.2 四旋翼飞行器动力学模型线性化 | 第40页 |
| 4.3 四旋翼飞行器系统状态方程 | 第40-41页 |
| 4.4 基于LQR定点飞行仿真与分析 | 第41-43页 |
| 4.5 本章小结 | 第43-44页 |
| 第5章 基于反步法的控制系统设计 | 第44-55页 |
| 5.1 基于反步法设计控制器理论 | 第44-48页 |
| 5.1.1 李雅普诺夫稳定性定理 | 第44-45页 |
| 5.1.2 反步法(Backstepping)原理 | 第45-48页 |
| 5.2 基于反步法的控制器设计 | 第48-53页 |
| 5.2.1 四旋翼飞行器的状态空间方程 | 第48-49页 |
| 5.2.2 基于反步法的姿态控制器设计 | 第49-51页 |
| 5.2.3 基于反步法的位置控制器设计 | 第51-53页 |
| 5.3 基于反步法的控制器定点飞行仿真与分析 | 第53-54页 |
| 5.4 本章小结 | 第54-55页 |
| 第6章 基于三种算法的控制器综合比较与分析 | 第55-64页 |
| 6.1 基于复杂飞行轨迹跟踪比较与分析 | 第55-60页 |
| 6.1.1 跟踪轨迹设计 | 第55-56页 |
| 6.1.2 三种控制算法轨迹跟踪仿真与对比分析 | 第56-60页 |
| 6.2 抗干扰性比较与分析 | 第60-63页 |
| 6.3 本章小节 | 第63-64页 |
| 第7章 总结与展望 | 第64-66页 |
| 7.1 总结 | 第64-65页 |
| 7.2 展望 | 第65-66页 |
| 参考文献 | 第66-69页 |
| 附录 | 第69-74页 |
| 致谢 | 第74页 |