| 摘要 | 第4-6页 |
| abstract | 第6-7页 |
| 注释表 | 第16-17页 |
| 缩略词 | 第17-18页 |
| 第一章 绪论 | 第18-30页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第18-22页 |
| 1.1.1 无人机的定义与分类 | 第18-19页 |
| 1.1.2 微型无人机的兴起 | 第19-20页 |
| 1.1.3 微型四旋翼无人机特点 | 第20-21页 |
| 1.1.4 研究意义 | 第21-22页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第22-26页 |
| 1.2.1 国外研究现状 | 第22-24页 |
| 1.2.2 国内研究现状 | 第24-26页 |
| 1.3 微型四旋翼无人机设计研制关键技术 | 第26-28页 |
| 1.4 本文主要研究内容 | 第28-30页 |
| 第二章 微型四旋翼无人机建模与参数测量 | 第30-51页 |
| 2.1 引言 | 第30页 |
| 2.2 坐标系与航姿 | 第30-34页 |
| 2.2.1 相关坐标系介绍 | 第30-31页 |
| 2.2.2 航姿的定义与表示方法 | 第31-33页 |
| 2.2.3 坐标变换 | 第33-34页 |
| 2.3 运动学与动力学分析 | 第34-38页 |
| 2.3.1 机体结构与运动分析 | 第34-36页 |
| 2.3.2 力与力矩分析 | 第36-38页 |
| 2.4 非线性模型建立 | 第38-40页 |
| 2.4.1 转动方程 | 第38-39页 |
| 2.4.2 平动方程 | 第39-40页 |
| 2.5 模型线性化 | 第40-42页 |
| 2.6 模型参数测量 | 第42-50页 |
| 2.6.1 转动惯量的测量 | 第42-46页 |
| 2.6.2 升力与扭矩系数测量 | 第46-50页 |
| 2.7 小结 | 第50-51页 |
| 第三章 微型四旋翼无人机航姿估计 | 第51-66页 |
| 3.1 引言 | 第51页 |
| 3.2 MEMS惯性器件误差分析 | 第51-56页 |
| 3.2.1 MEMS惯性器件选型 | 第51页 |
| 3.2.2 测量模型 | 第51-52页 |
| 3.2.3 电子罗盘校准 | 第52-54页 |
| 3.2.4 MEMS陀螺仪Allan方差分析 | 第54-56页 |
| 3.3 基于四元数的鲁棒扩展卡尔曼滤波航姿估计 | 第56-60页 |
| 3.3.1 常见航姿估计算法介绍 | 第56-58页 |
| 3.3.2 基于四元数的扩展卡尔曼滤波模型 | 第58-59页 |
| 3.3.3 基于四元数的鲁棒扩展卡尔曼滤波算法 | 第59-60页 |
| 3.4 仿真与实验验证 | 第60-65页 |
| 3.4.1 基于四元数的鲁棒扩展卡尔曼滤器波数值仿真 | 第60-64页 |
| 3.4.2 常见航姿估计算法硬件实验对比 | 第64-65页 |
| 3.5 小结 | 第65-66页 |
| 第四章 微型四旋翼无人机抗扰飞行控制技术 | 第66-84页 |
| 4.1 引言 | 第66-67页 |
| 4.2 串级数字PID控制器 | 第67-70页 |
| 4.2.1 从单级数字PID到串级数字PID | 第67-70页 |
| 4.2.2 串级数字PID参数整定 | 第70页 |
| 4.3 自抗扰控制器 | 第70-74页 |
| 4.3.1 跟踪微分器 | 第71页 |
| 4.3.2 扩张状态观测器 | 第71-72页 |
| 4.3.3 非线性状态反馈控制器 | 第72页 |
| 4.3.4 自抗扰控制器结构分析 | 第72-73页 |
| 4.3.5 自抗扰控制器参数整定方法 | 第73-74页 |
| 4.4 基于扩张状态观测器的微型四旋翼无人机非线性串级PID控制 | 第74-78页 |
| 4.4.1 陀螺仪信号的提取 | 第75-77页 |
| 4.4.2 非线性串级PID控制器 | 第77页 |
| 4.4.3 基于扩张状态观测器的非线性串级PID控制器结构 | 第77-78页 |
| 4.5 仿真及对比 | 第78-83页 |
| 4.6 小结 | 第83-84页 |
| 第五章 微型四旋翼无人机鲁棒控制技术 | 第84-99页 |
| 5.1 引言 | 第84页 |
| 5.2 模型鲁棒性分析 | 第84-89页 |
| 5.2.1 不确定性概念 | 第84-86页 |
| 5.2.2 规范化左右互质分解 | 第86-87页 |
| 5.2.3 鲁棒稳定问题分析 | 第87-89页 |
| 5.3 基于H_∞回路成形的鲁棒控制器设计 | 第89-92页 |
| 5.3.1 H_∞回路成形法概念 | 第89-90页 |
| 5.3.2 H_∞回路成形法控制器设计步骤 | 第90-91页 |
| 5.3.3 补偿器设计 | 第91-92页 |
| 5.3.4 控制器降阶 | 第92页 |
| 5.4 控制器仿真分析 | 第92-98页 |
| 5.5 小结 | 第98-99页 |
| 第六章 微型四旋翼无人机平台搭建 | 第99-116页 |
| 6.1 引言 | 第99页 |
| 6.2 微型四旋翼无人机硬件架构 | 第99-106页 |
| 6.2.1 飞控板 | 第100-105页 |
| 6.2.2 遥控器 | 第105页 |
| 6.2.3 保护措施 | 第105-106页 |
| 6.3 微型四旋翼无人机软件架构 | 第106-108页 |
| 6.3.1 基于FreeRTOS的机载飞行管理系统 | 第106-107页 |
| 6.3.2 基于MFC的微型四旋翼无人机地面站 | 第107-108页 |
| 6.4 微型四旋翼无人机配套测试装置 | 第108-111页 |
| 6.4.1 OptiTrack运动捕捉系统 | 第108-109页 |
| 6.4.2 自制模型参数测量装置 | 第109页 |
| 6.4.3 自制单自由度角度测量装置 | 第109-110页 |
| 6.4.4 自制控制律调参装置 | 第110-111页 |
| 6.5 实飞数据与性能分析 | 第111-115页 |
| 6.5.1 手抛起飞 | 第111-113页 |
| 6.5.2 室内飞行 | 第113-115页 |
| 6.6 小结 | 第115-116页 |
| 第七章 总结与展望 | 第116-118页 |
| 7.1 总结 | 第116-117页 |
| 7.2 展望 | 第117-118页 |
| 参考文献 | 第118-124页 |
| 致谢 | 第124-125页 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 | 第125页 |
