| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第一章 绪论 | 第16-27页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第16-18页 |
| 1.1.1 无人机的定义 | 第16页 |
| 1.1.2 无人机的分类 | 第16-17页 |
| 1.1.3 四旋翼无人机 | 第17-18页 |
| 1.1.4 研究意义 | 第18页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第18-22页 |
| 1.2.1 国外研究现状 | 第19-21页 |
| 1.2.2 国内研究现状 | 第21-22页 |
| 1.3 飞行控制方法概述 | 第22-24页 |
| 1.4 本文主要研究内容 | 第24-27页 |
| 第二章 四旋翼无人机数学模型 | 第27-46页 |
| 2.1 引言 | 第27页 |
| 2.2 飞行操纵原理 | 第27-28页 |
| 2.3 坐标系及主要运动参数 | 第28-31页 |
| 2.3.1 坐标系 | 第28-29页 |
| 2.3.2 主要运动参数 | 第29-30页 |
| 2.3.3 坐标系转换 | 第30-31页 |
| 2.4 四旋翼无人机非线性数学模型 | 第31-36页 |
| 2.4.1 力和力矩分析 | 第31-33页 |
| 2.4.2 绕质心的转动方程 | 第33-35页 |
| 2.4.3 质心平移运动方程 | 第35页 |
| 2.4.4 非线性数学模型 | 第35-36页 |
| 2.5 数学模型参数确定 | 第36-41页 |
| 2.5.1 机体转动惯量确定 | 第36-38页 |
| 2.5.2 旋翼组件转动惯量确定 | 第38-39页 |
| 2.5.3 升力系数测定 | 第39-40页 |
| 2.5.4 旋翼转速与PWM及电压之间的关系 | 第40-41页 |
| 2.6 四旋翼无人机线性数学模型 | 第41-45页 |
| 2.7 小结 | 第45-46页 |
| 第三章 四旋翼无人机航向姿态参考系统 | 第46-68页 |
| 3.1 引言 | 第46-47页 |
| 3.2 四元数的基本知识 | 第47-50页 |
| 3.3 四元数微分方程 | 第50-51页 |
| 3.4 干扰加速度修正的四元数EKF航向姿态参考系统 | 第51-61页 |
| 3.4.1 四元数EKF姿态估计系统模型 | 第52-55页 |
| 3.4.2 四元数EKF姿态估计算法流程 | 第55-58页 |
| 3.4.3 干扰加速度自适应修正规律 | 第58-59页 |
| 3.4.4 航向估计 | 第59-61页 |
| 3.5 航姿系统实验 | 第61-67页 |
| 3.5.1 航姿系统实验方案 | 第61-62页 |
| 3.5.2 航姿系统实验结果 | 第62-67页 |
| 3.6 小结 | 第67-68页 |
| 第四章 基于干扰观测器的四旋翼无人机飞行控制 | 第68-95页 |
| 4.1 引言 | 第68-69页 |
| 4.2 使用非线性干扰观测器的滑模姿态控制 | 第69-75页 |
| 4.2.1 欧拉角控制律设计 | 第69-71页 |
| 4.2.2 角速率控制律设计 | 第71-73页 |
| 4.2.3 仿真研究 | 第73-75页 |
| 4.3 基于干扰观测器的四旋翼无人机轨迹跟踪控制 | 第75-94页 |
| 4.3.1 LDDOB姿态控制 | 第77-85页 |
| 4.3.2 轨迹跟踪控制 | 第85-87页 |
| 4.3.3 仿真研究 | 第87-94页 |
| 4.4 小结 | 第94-95页 |
| 第五章 四旋翼无人机飞行控制系统设计与实现 | 第95-128页 |
| 5.1 引言 | 第95页 |
| 5.2 飞行控制系统功能需求分析 | 第95-97页 |
| 5.3 飞行控制系统硬件设计与实现 | 第97-102页 |
| 5.3.1 飞行控制主板器件选型 | 第98-99页 |
| 5.3.2 飞行控制主板设计 | 第99-102页 |
| 5.4 飞行控制系统软件设计与实现 | 第102-119页 |
| 5.4.1 DSP/BIOS简介 | 第102-103页 |
| 5.4.2 DSP/BIOS的线程及优先级 | 第103-104页 |
| 5.4.3 飞行控制系统线程分配 | 第104-109页 |
| 5.4.4 系统初始化 | 第109-111页 |
| 5.4.5 AHRS实现 | 第111-113页 |
| 5.4.6 遥控输入 | 第113页 |
| 5.4.7 飞行模式 | 第113-114页 |
| 5.4.8 姿态控制实现 | 第114-117页 |
| 5.4.9 导航实现 | 第117页 |
| 5.4.10 位置控制实现 | 第117-119页 |
| 5.5 四旋翼无人机地面控制站系统 | 第119-126页 |
| 5.5.1 空到地通信 | 第120-122页 |
| 5.5.2 地到空通信 | 第122-123页 |
| 5.5.3 地面控制站图形界面设计 | 第123-126页 |
| 5.6 小结 | 第126-128页 |
| 第六章 四旋翼无人机飞行实验 | 第128-135页 |
| 6.1 引言 | 第128页 |
| 6.2 姿态控制实验 | 第128-130页 |
| 6.3 位置控制实验 | 第130-134页 |
| 6.3.1 室内定位环境搭建 | 第130-132页 |
| 6.3.2 位置控制实验 | 第132-134页 |
| 6.4 小结 | 第134-135页 |
| 第七章 总结与展望 | 第135-137页 |
| 7.1 总结 | 第135-136页 |
| 7.2 展望 | 第136-137页 |
| 参考文献 | 第137-146页 |
| 致谢 | 第146-147页 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 | 第147页 |