基于微分平坦理论的四旋翼无人机轨迹规划的研究
| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6页 |
| 第1章 绪论 | 第10-16页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第10-11页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第11-14页 |
| 1.2.1 路径/航迹规划问题 | 第11-12页 |
| 1.2.2 轨迹规划 | 第12-14页 |
| 1.3 论文研究内容 | 第14页 |
| 1.4 论文组织结构 | 第14-16页 |
| 第2章 无人机Qball-X4的数学模型 | 第16-26页 |
| 2.1 地面坐标系和机体坐标系 | 第16-17页 |
| 2.2 坐标系间的旋转矩阵 | 第17-18页 |
| 2.3 无人机的动力学和运动学模型 | 第18-22页 |
| 2.4 无人机Qball-X4非线性模型的线性化 | 第22-23页 |
| 2.5 本章小结 | 第23-26页 |
| 第3章 基于LQR的轨迹跟踪控制器设计 | 第26-36页 |
| 3.1 LQR跟踪控制方案 | 第26-27页 |
| 3.1.1 LQR简介 | 第26-27页 |
| 3.2 基于LQR的跟踪控制器 | 第27-32页 |
| 3.2.1 X-Y位置跟踪控制器 | 第28-29页 |
| 3.2.2 高度跟踪控制器 | 第29-30页 |
| 3.2.3 横滚角与俯仰角跟踪控制器 | 第30-31页 |
| 3.2.4 偏航角跟踪控制器 | 第31-32页 |
| 3.3 仿真实验 | 第32-34页 |
| 3.4 本章小结 | 第34-36页 |
| 第4章 基于微分平坦理论的轨迹规划 | 第36-50页 |
| 4.1 微分平坦 | 第36-40页 |
| 4.1.1 微分平坦概念 | 第37-38页 |
| 4.1.2 微分平坦系统的性质 | 第38页 |
| 4.1.3 Qball-X4系统的平坦属性判定 | 第38-40页 |
| 4.2 贝塞尔函数的基本概念 | 第40-41页 |
| 4.3 参考轨迹 | 第41-47页 |
| 4.3.1 无人机的逆动力学模型 | 第44-45页 |
| 4.3.2 时间与空间的解耦 | 第45-46页 |
| 4.3.3 参考轨迹离散化 | 第46-47页 |
| 4.4 参考轨迹的优化 | 第47-49页 |
| 4.4.1 控制空间中的优化问题 | 第48-49页 |
| 4.4.2 优化的目标函数 | 第49页 |
| 4.4.3 输出空间中的优化问题 | 第49页 |
| 4.5 本章小结 | 第49-50页 |
| 第5章 仿真实验与分析 | 第50-66页 |
| 5.1 由一点到某目标点的轨迹跟踪 | 第50-54页 |
| 5.2 圆形的航迹的跟踪 | 第54-57页 |
| 5.3 Qball-X4的方形航迹跟踪 | 第57-65页 |
| 5.3.1 方形轨迹的离线仿真 | 第58-62页 |
| 5.3.2 方形轨迹的半实物仿真 | 第62-65页 |
| 5.4 本章小结 | 第65-66页 |
| 第6章 总结与展望 | 第66-68页 |
| 参考文献 | 第68-74页 |
| 致谢 | 第74页 |
