| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6页 |
| 1 绪论 | 第11-21页 |
| 1.1 研究的背景及意义 | 第11-12页 |
| 1.2 四旋翼飞行器的发展状况 | 第12-16页 |
| 1.2.1 早期的四旋翼飞行器 | 第12-13页 |
| 1.2.2 四旋翼飞行器及其算法国内外研究现状 | 第13-16页 |
| 1.3 课题涉及的核心技术 | 第16-18页 |
| 1.3.1 四旋翼飞行器的姿态估计 | 第17页 |
| 1.3.2 四旋翼飞行器的飞行控制 | 第17-18页 |
| 1.4 主要工作和组织结构 | 第18-21页 |
| 1.4.1 本文的主要工作 | 第18页 |
| 1.4.2 本文的结构安排 | 第18-21页 |
| 2 四旋翼飞行器的动力学建模 | 第21-33页 |
| 2.1 飞行器的整体结构与飞行原理 | 第21-24页 |
| 2.1.1 四旋翼飞行器的整体结构 | 第21页 |
| 2.1.2 四旋翼飞行器的飞行原理 | 第21-24页 |
| 2.2 坐标系的定义与姿态旋转矩阵 | 第24-27页 |
| 2.2.1 坐标系的选取与定义 | 第24-25页 |
| 2.2.2 姿态旋转矩阵 | 第25-27页 |
| 2.3 四旋翼飞行器动力学模型分析与建立 | 第27-31页 |
| 2.3.1 建模系统的假设 | 第27页 |
| 2.3.2 螺旋桨的动力特性 | 第27-28页 |
| 2.3.3 四旋翼飞行器动力学模型的建立 | 第28-31页 |
| 2.4 电机模型建立 | 第31-32页 |
| 2.5 本章小结 | 第32-33页 |
| 3 四旋翼飞行器导航系统中的姿态估计 | 第33-57页 |
| 3.1 惯性导航简介 | 第33-34页 |
| 3.2 加速度计和磁力计结合测量四旋翼飞行器姿态角 | 第34-39页 |
| 3.2.1 加速度计测量机体坐标系下的横滚角和俯仰角 | 第34-37页 |
| 3.2.2 加速度计和磁力计结合测量机体的偏航角 | 第37-39页 |
| 3.3 捷联姿态矩阵更新算法 | 第39-43页 |
| 3.3.1 四元数算法 | 第39页 |
| 3.3.2 更新四元数 | 第39-41页 |
| 3.3.3 基于四元数的姿态角解算 | 第41-43页 |
| 3.4 基于扩展卡尔曼滤波算法的姿态估计 | 第43-46页 |
| 3.4.1 扩展卡尔曼滤波 | 第43-44页 |
| 3.4.2 基于四元数的扩展卡尔曼滤波姿态估计 | 第44-46页 |
| 3.5 基于模糊扩展卡尔曼滤波算法的姿态估计 | 第46-55页 |
| 3.5.1 模糊控制理论 | 第47页 |
| 3.5.2 基于模糊自适应扩展卡尔曼滤波的姿态估计 | 第47-51页 |
| 3.5.3 两种滤波算法的比较 | 第51-55页 |
| 3.6 本章小节 | 第55-57页 |
| 4 四旋翼飞行器飞行控制系统仿真 | 第57-73页 |
| 4.1 飞行控制系统的工作原理 | 第57-58页 |
| 4.2 基于PID控制的飞行控制 | 第58-65页 |
| 4.2.1 PID控制简介 | 第58页 |
| 4.2.2 四旋翼飞行器位置控制设计 | 第58-61页 |
| 4.2.3 四旋翼飞行器姿态控制设计 | 第61-62页 |
| 4.2.4 四旋翼飞行器控制仿真 | 第62-65页 |
| 4.3 PID控制算法的优化 | 第65-72页 |
| 4.3.1 模糊PID控制简介 | 第66页 |
| 4.3.2 基于模糊PID的姿态稳定控制设计 | 第66-70页 |
| 4.3.3 模糊PID控制系统仿真 | 第70-72页 |
| 4.4 本章小结 | 第72-73页 |
| 5 四旋翼飞行器软硬件设计与实验 | 第73-81页 |
| 5.1 整体结构设计 | 第73-74页 |
| 5.2 主控制器与其供电电路 | 第74-75页 |
| 5.3 主要姿态传感器器件选型 | 第75-78页 |
| 5.3.1 AHRS传感器 | 第75-76页 |
| 5.3.2 高度传感器 | 第76-77页 |
| 5.3.3 无线通信 | 第77页 |
| 5.3.4 直流无刷电机与电机驱动 | 第77-78页 |
| 5.4 四旋翼飞行器软件设计与飞行试验 | 第78-80页 |
| 5.5 本章小节 | 第80-81页 |
| 6 总结与展望 | 第81-83页 |
| 6.1 总结 | 第81-82页 |
| 6.2 展望 | 第82-83页 |
| 参考文献 | 第83-87页 |
| 致谢 | 第87-89页 |
| 作者简介及读研期间主要科研成果 | 第89-90页 |
