基于改进人工势场法的旋翼飞行器的避障研究
| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第11-17页 |
| 1.1 课题研究背景 | 第11-12页 |
| 1.2 四旋翼飞行器发展历史及国内外研究现状 | 第12-16页 |
| 1.2.1 发展历史 | 第12-13页 |
| 1.2.2 国内外研究现状 | 第13-16页 |
| 1.3 课题的主要研究内容 | 第16-17页 |
| 第2章 四旋翼飞行器建模 | 第17-32页 |
| 2.1 引言 | 第17页 |
| 2.2 四旋翼飞行器的机械结构和控制原理 | 第17-20页 |
| 2.2.1 机械结构形式 | 第17页 |
| 2.2.2 控制原理 | 第17-20页 |
| 2.3 坐标系与坐标变换矩阵 | 第20-23页 |
| 2.3.1 欧拉角 | 第20-21页 |
| 2.3.2 旋转向量 | 第21页 |
| 2.3.3 旋转矩阵 | 第21-22页 |
| 2.3.4 四元数 | 第22-23页 |
| 2.4 四旋翼飞行器的建模 | 第23-31页 |
| 2.4.1 电机转子动力学模型 | 第23-24页 |
| 2.4.2 动力学方程的建立 | 第24-27页 |
| 2.4.3 俯仰(横滚)运动的线性模型 | 第27-29页 |
| 2.4.4 偏航运动模型 | 第29页 |
| 2.4.5 俯仰(横滚)、偏航运动模型表述 | 第29-31页 |
| 2.5 四旋翼飞行器常用的控制方法 | 第31页 |
| 2.6 小结 | 第31-32页 |
| 第3章 四旋翼飞行器姿态控制算法研究 | 第32-43页 |
| 3.1 引言 | 第32页 |
| 3.2 飞行控制方案 | 第32-33页 |
| 3.2.1 控制策略 | 第32页 |
| 3.2.2 控制方法 | 第32页 |
| 3.2.3 控制系统结构 | 第32-33页 |
| 3.3 悬停状态控制设计与仿真 | 第33-41页 |
| 3.3.1 俯仰(横滚)姿态控制研究 | 第33-35页 |
| 3.3.2 偏航姿态控制研究 | 第35-37页 |
| 3.3.3 前后(左右)位置控制 | 第37-40页 |
| 3.3.4 高度控制 | 第40-41页 |
| 3.4 小结 | 第41-43页 |
| 第4章 飞行器避障方法研究 | 第43-55页 |
| 4.1 引言 | 第43页 |
| 4.2 图像传感器 | 第43-50页 |
| 4.2.1 PX4FLOW光流传感器 | 第43页 |
| 4.2.2 光流基本理论 | 第43-44页 |
| 4.2.3 光流约束方程 | 第44页 |
| 4.2.4 孔径问题 | 第44-45页 |
| 4.2.5 LK光流算法 | 第45-46页 |
| 4.2.6 SAD块匹配算法 | 第46页 |
| 4.2.7 卡尔曼滤波器 | 第46-47页 |
| 4.2.8 传感器数据融合 | 第47-50页 |
| 4.3 基于光流的改进的人工势场法及控制算法 | 第50-54页 |
| 4.3.1 双目光流避障策略 | 第50页 |
| 4.3.2 经典人工势场法 | 第50-51页 |
| 4.3.3 传统人工势场法存在的问题 | 第51-52页 |
| 4.3.4 改进后的人工势场法 | 第52-54页 |
| 4.4 小结 | 第54-55页 |
| 第5章 四旋翼飞行器飞行控制系统 | 第55-72页 |
| 5.1 引言 | 第55页 |
| 5.2 动力部分 | 第55页 |
| 5.3 uORB通信机制 | 第55-56页 |
| 5.4 MAVLink协议 | 第56-57页 |
| 5.5 四旋翼飞行器的姿态检测系统 | 第57-62页 |
| 5.5.1 DCM矩阵的相关知识 | 第57-58页 |
| 5.5.2 基于多传感器融合的姿态角求解 | 第58-62页 |
| 5.6 四旋翼飞行器姿态检测系统实验与分析 | 第62-65页 |
| 5.6.1 姿态融合测试 | 第62页 |
| 5.6.2 姿态控制测试 | 第62-65页 |
| 5.7 避障测试实验与分析 | 第65-71页 |
| 5.8 小结 | 第71-72页 |
| 第6章 总结与展望 | 第72-74页 |
| 6.1 总结 | 第72页 |
| 6.2 创新点 | 第72页 |
| 6.3 展望 | 第72-74页 |
| 参考文献 | 第74-78页 |
| 致谢 | 第78-79页 |
| 攻读学位期间参加的科研项目和成果 | 第79页 |
