| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6页 |
| 1 绪论 | 第10-21页 |
| 1.1 引言 | 第10-11页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第11-19页 |
| 1.2.1 现阶段四旋翼飞行器系统的研究情况 | 第11-16页 |
| 1.2.2 四旋翼飞行器编队飞行的研究进展 | 第16-19页 |
| 1.3 本文的主要工作及组织结构 | 第19-21页 |
| 2 系统的硬件平台和软件平台 | 第21-34页 |
| 2.1 Pixhawk的硬件平台 | 第21-24页 |
| 2.1.1 核心控制芯片 | 第22页 |
| 2.1.2 姿态测量单元 | 第22页 |
| 2.1.3 无线模块XBee | 第22-23页 |
| 2.1.4 直流无刷电机 | 第23页 |
| 2.1.5 电子调速器 | 第23-24页 |
| 2.1.6 机架的选择 | 第24页 |
| 2.2 基于Pixhawk飞行控制的软件架构 | 第24-26页 |
| 2.3 Pixhawk开发环境的搭建和程序调试 | 第26-27页 |
| 2.3.1 开发环境的搭建 | 第26-27页 |
| 2.3.2 控制程序的调试 | 第27页 |
| 2.4 Vicon系统的简介 | 第27页 |
| 2.5 Vicon系统的硬件组成和工具软件的介绍 | 第27-29页 |
| 2.6 基于Matlab的地面站系统 | 第29-32页 |
| 2.6.1 定时器模块 | 第30页 |
| 2.6.2 位置获取模块 | 第30页 |
| 2.6.3 控制器模块 | 第30页 |
| 2.6.4 控制命令发送控制模块 | 第30-31页 |
| 2.6.5 数据记录模块 | 第31-32页 |
| 2.7 系统的总体框架 | 第32页 |
| 2.8 本章小结 | 第32-34页 |
| 3 基于Vicon的四旋翼飞行器的自主控制 | 第34-55页 |
| 3.1 四旋翼飞行器的动力学建模 | 第34-41页 |
| 3.1.1 机械结构 | 第34-35页 |
| 3.1.2 飞行原理 | 第35-37页 |
| 3.1.3 坐标系定义与相互转换原理 | 第37-39页 |
| 3.1.4 四旋翼飞行器的数学建模 | 第39-41页 |
| 3.2 基于Pixhawk的四旋翼飞行器的姿态解算 | 第41-50页 |
| 3.2.1 几种常见的姿态解算算法 | 第42-43页 |
| 3.2.2 基于Mahony的互补滤波算法 | 第43-47页 |
| 3.2.3 欧拉角与四元数的转换 | 第47-48页 |
| 3.2.4 利用四元数进行姿态解算的方法 | 第48-50页 |
| 3.3 四旋翼飞行器的控制器设计 | 第50-54页 |
| 3.3.1 四旋翼飞行器的位置控制 | 第51-52页 |
| 3.3.2 四旋翼飞行器的姿态控制 | 第52-54页 |
| 3.3.3 PID参数的整定 | 第54页 |
| 3.4 本章小结 | 第54-55页 |
| 4 基于领航-跟随法的编队控制 | 第55-59页 |
| 4.1 同时控制编队距离和角度的编队策略 | 第55-56页 |
| 4.2 使用滑模变结构算法进行编队控制 | 第56-58页 |
| 4.2.1 滑模变结构控制的基本原理 | 第57页 |
| 4.2.2 编队控制器设计 | 第57-58页 |
| 4.2.3 编队飞行中跟随者的轨迹跟踪控制 | 第58页 |
| 4.3 本章小结 | 第58-59页 |
| 5 实验验证 | 第59-69页 |
| 5.1 四旋翼飞行器的姿态控制验证 | 第59-63页 |
| 5.2 四旋翼飞行器位置控制的验证 | 第63-67页 |
| 5.3 四旋翼飞行器编队控制的验证 | 第67-68页 |
| 5.4 本章小结 | 第68-69页 |
| 6 总结和展望 | 第69-71页 |
| 6.1 本文研究的内容总结 | 第69页 |
| 6.2 后续工作的展望 | 第69-71页 |
| 致谢 | 第71-72页 |
| 参考文献 | 第72-78页 |
| 附录 | 第78页 |