四旋翼无人飞行器控制系统研究
| 摘要 | 第3-5页 |
| ABSTRACT | 第5-6页 |
| 第一章 绪论 | 第10-22页 |
| 1.1 课题研究背景及意义 | 第10-11页 |
| 1.2 四旋翼无人机飞行器国内外研究现状及分析 | 第11-18页 |
| 1.2.1 历史简介 | 第11-13页 |
| 1.2.2 国外四旋翼无人机飞行器的研究现状 | 第13-17页 |
| 1.2.3 国内四旋翼无人机飞行器的研究现状 | 第17-18页 |
| 1.3 本文研究的主要内容 | 第18-22页 |
| 第二章 四旋翼无人机飞行器工作原理及系统建模 | 第22-38页 |
| 2.1 四旋翼飞行器的基本工作原理 | 第22-23页 |
| 2.2 飞行器姿态表示方法 | 第23-29页 |
| 2.2.1 欧拉角和方向余弦矩阵 | 第24-25页 |
| 2.2.2 四元数表示法 | 第25-26页 |
| 2.2.3 四元数与姿态转换 | 第26-29页 |
| 2.2.4 三种姿态表示方法比较 | 第29页 |
| 2.3 运动学方程建立 | 第29-30页 |
| 2.4 牛顿-欧拉方程建立 | 第30-33页 |
| 2.5 电机模型的建立 | 第33-35页 |
| 2.6 四旋翼飞行器转动惯量 | 第35-36页 |
| 2.7 本章小结 | 第36-38页 |
| 第三章 四旋翼无人机飞行器实验平台设计 | 第38-56页 |
| 3.1 四旋翼无人机飞行器总体设计 | 第38-42页 |
| 3.1.1 四旋翼飞行器实验平台设计 | 第38-40页 |
| 3.1.2 四旋翼飞行器飞控硬件系统总体设计 | 第40-41页 |
| 3.1.3 四旋翼飞行器软件系统总体设计 | 第41-42页 |
| 3.2 器件选型及电路设计 | 第42-55页 |
| 3.2.1 器件选型 | 第42-45页 |
| 3.2.2 电源模块电路设计 | 第45-46页 |
| 3.2.3 主控制器电路设计 | 第46-48页 |
| 3.2.4 IIC器件硬件接口设计 | 第48-49页 |
| 3.2.5 SDIO硬件接口设计 | 第49-50页 |
| 3.2.6 SPI器件硬件接口设计 | 第50-51页 |
| 3.2.7 飞控模块实物图 | 第51页 |
| 3.2.8 数传模块设计 | 第51-55页 |
| 3.3 本章小结 | 第55-56页 |
| 第四章 四旋翼无人飞行器姿态测量设计及实现 | 第56-72页 |
| 4.1 姿态测量系统的描述 | 第56-57页 |
| 4.2 四元数微分方程的求解 | 第57-58页 |
| 4.3 传感器测量系统姿态融合 | 第58-63页 |
| 4.3.1 互补滤波器原理 | 第58-60页 |
| 4.3.2 互补滤波器设计 | 第60-63页 |
| 4.4 姿态测量系统实验验证 | 第63-70页 |
| 4.5 本章小结 | 第70-72页 |
| 第五章 四旋翼无人机飞行器控制算法设计与实现 | 第72-98页 |
| 5.1 四旋翼飞行器控制系统构建 | 第72-73页 |
| 5.2 PID控制器设计及系统仿真 | 第73-79页 |
| 5.3 LQR最优二次型控制器设计及系统仿真 | 第79-86页 |
| 5.3.1 LQR最优调节器原理 | 第79-81页 |
| 5.3.2 四旋翼飞行器LQR控制器设计 | 第81-86页 |
| 5.4 串级PID控制器设计及系统仿真 | 第86-91页 |
| 5.4.1 线性化数学模型 | 第86-87页 |
| 5.4.2 内回路姿态控制 | 第87页 |
| 5.4.3 外回路位置控制 | 第87-88页 |
| 5.4.4 搭建系统仿真控制回路 | 第88-91页 |
| 5.5 PID、串级PID和LQR控制总结 | 第91-93页 |
| 5.5.1 PID与LQR性能比较 | 第91-92页 |
| 5.5.2 串级PID控制 | 第92-93页 |
| 5.6 PID控制算法实验验证 | 第93-97页 |
| 5.7 本章小结 | 第97-98页 |
| 第六章 论文总结与工作展望 | 第98-100页 |
| 6.1 论文总结 | 第98页 |
| 6.2 工作展望 | 第98-100页 |
| 参考文献 | 第100-106页 |
| 致谢 | 第106-108页 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 | 第108页 |
