基于滑模变结构控制的多旋翼飞行器设计
| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第11-18页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第11-12页 |
| 1.1.1 研究背景 | 第11页 |
| 1.1.2 研究意义 | 第11-12页 |
| 1.2 四旋翼飞行器的发展历史及国内外研究现状 | 第12-15页 |
| 1.2.1 四旋翼飞行器的发展历史 | 第12-13页 |
| 1.2.2 国内外研究现状 | 第13-15页 |
| 1.3 控制策略的研究现状与发展趋势 | 第15-16页 |
| 1.4 本文主要研究内容及目标 | 第16页 |
| 1.5 本文结构 | 第16-18页 |
| 第2章 四旋翼飞行器的原理与建模 | 第18-29页 |
| 2.1 四旋翼飞行器的结构 | 第18页 |
| 2.2 四旋翼飞行器的原理 | 第18-20页 |
| 2.2.1 悬停运动原理分析 | 第18-19页 |
| 2.2.2 垂直运动原理分析 | 第19页 |
| 2.2.3 俯仰运动原理分析 | 第19页 |
| 2.2.4 滚转运动原理分析 | 第19-20页 |
| 2.2.5 偏航运动原理分析 | 第20页 |
| 2.3 四旋翼飞行器建模 | 第20-28页 |
| 2.3.1 四元数与欧拉角 | 第20-21页 |
| 2.3.2 建立坐标系 | 第21-23页 |
| 2.3.3 受力分析 | 第23-25页 |
| 2.3.4 推导数学模型 | 第25-28页 |
| 2.4 本章小结 | 第28-29页 |
| 第3章 四旋翼飞行器滑模控制器设计 | 第29-39页 |
| 3.1 滑模变结构控制理论知识 | 第29-31页 |
| 3.1.1 滑动模态到达条件 | 第29-30页 |
| 3.1.2 滑模变结构控制的定义 | 第30页 |
| 3.1.3 常见的趋近律 | 第30-31页 |
| 3.1.4 滑模变结构的特性 | 第31页 |
| 3.2 滑模变结构控制器设计 | 第31-34页 |
| 3.2.1 高度控制器设计 | 第31-32页 |
| 3.2.2 稳定性分析 | 第32-33页 |
| 3.2.3 姿态角控制器设计 | 第33-34页 |
| 3.3 系统仿真结果与分析 | 第34-38页 |
| 3.3.1 姿态角滑模控制器仿真 | 第34-35页 |
| 3.3.2 与PID姿态角控制器仿真对比 | 第35-37页 |
| 3.3.3 高度滑模控制器仿真 | 第37页 |
| 3.3.4 与PID高度控制器仿真对比 | 第37-38页 |
| 3.4 本章小结 | 第38-39页 |
| 第4章 四旋翼飞行器自适应滑模控制器设计 | 第39-49页 |
| 4.1 自适应控制概述 | 第39-41页 |
| 4.1.1 自适应控制发展 | 第39页 |
| 4.1.2 自适应控制原理及特点 | 第39-40页 |
| 4.1.3 常见的自适应控制算法 | 第40-41页 |
| 4.2 自适应滑模控制器设计 | 第41-44页 |
| 4.2.1 高度自适应滑模控制器设计 | 第41-43页 |
| 4.2.2 系统稳定性分析 | 第43-44页 |
| 4.2.3 姿态角自适应滑模控制器设计 | 第44页 |
| 4.3 系统仿真结果与分析 | 第44-48页 |
| 4.3.1 姿态角自适应滑模控制器仿真 | 第44-45页 |
| 4.3.2 三种控制器姿态角仿真对比 | 第45-46页 |
| 4.3.3 高度自适应滑模控制器仿真 | 第46-47页 |
| 4.3.4 三种控制器高度仿真对比 | 第47-48页 |
| 4.4 本章小结 | 第48-49页 |
| 第5章 四旋翼飞行器平台搭建与实测分析 | 第49-62页 |
| 5.1 系统总体方案设计 | 第49页 |
| 5.2 硬件电路设计 | 第49-55页 |
| 5.2.1 主控芯片选取 | 第49-50页 |
| 5.2.2 超声波模块 | 第50-51页 |
| 5.2.3 重力感应模块 | 第51-53页 |
| 5.2.4 无刷电机与电调模块 | 第53页 |
| 5.2.5 蓝牙模块 | 第53-55页 |
| 5.3 模块调试 | 第55-58页 |
| 5.3.1 系统电源的调试 | 第55页 |
| 5.3.2 电机驱动模块的调式 | 第55页 |
| 5.3.3 无线通信模块的调试 | 第55-56页 |
| 5.3.4 MPU9150模块的调试 | 第56-57页 |
| 5.3.5 参数调试 | 第57页 |
| 5.3.6 软件设计与调试 | 第57-58页 |
| 5.4 系统的实测结果与分析 | 第58-61页 |
| 5.4.1 姿态角扰动实测 | 第59-60页 |
| 5.4.2 高度响应实测 | 第60-61页 |
| 5.5 本章小结 | 第61-62页 |
| 第6章 总结与展望 | 第62-64页 |
| 6.1 工作总结 | 第62页 |
| 6.2 研究展望 | 第62-64页 |
| 致谢 | 第64-65页 |
| 参考文献 | 第65-69页 |
| 附录 | 第69页 |
