基于Qball-X4四旋无人机的飞行控制算法研究
| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第10-20页 |
| 1.1 课题背景及意义 | 第10-11页 |
| 1.2 四旋翼无人机的国内外发展现状 | 第11-13页 |
| 1.3 四旋翼无人机控制算法研究现状 | 第13-17页 |
| 1.4 论文内容及组织结构 | 第17-20页 |
| 第2章 四旋翼的飞行原理与系统建模 | 第20-28页 |
| 2.1 四旋翼的机体结构与飞行原理 | 第20-22页 |
| 2.1.1 四旋翼的机体结构 | 第20页 |
| 2.1.2 四旋翼飞行原理 | 第20-22页 |
| 2.2 地面坐标系和机体坐标系 | 第22-23页 |
| 2.3 四旋翼飞行动力学模型 | 第23-27页 |
| 2.3.1 电机模型 | 第23-24页 |
| 2.3.2 四旋翼线运动模型 | 第24-25页 |
| 2.3.3 四旋翼角运动模型 | 第25-27页 |
| 2.4 本章小结 | 第27-28页 |
| 第3章 LQR-PID控制器设计 | 第28-46页 |
| 3.1 四旋翼无人机的飞行系统控制 | 第28页 |
| 3.2 LQR-PID控制器 | 第28-33页 |
| 3.2.1 PID控制理论 | 第28-30页 |
| 3.2.2 线性二次型最优控制 | 第30-33页 |
| 3.3 LQR-PID控制器的实现 | 第33-39页 |
| 3.3.1 位置控制回路 | 第33-37页 |
| 3.3.2 姿态控制回路 | 第37-39页 |
| 3.4 仿真实验及分析 | 第39-45页 |
| 3.4.1 定点悬停 | 第41-43页 |
| 3.4.2 螺旋上升 | 第43-45页 |
| 3.5 本章小结 | 第45-46页 |
| 第4章 基于H_∞回路成形的四旋翼控制器设计 | 第46-66页 |
| 4.1 相关基础理论 | 第46-48页 |
| 4.1.1 H_∞范数及其空间 | 第46页 |
| 4.1.2 左互质因子不确定系统 | 第46-47页 |
| 4.1.3 小增益定理 | 第47-48页 |
| 4.2 H_∞回路成形理论 | 第48-55页 |
| 4.2.1 回路成形 | 第49-51页 |
| 4.2.2 基于规范化左互质分解的H_∞控制理论 | 第51-52页 |
| 4.2.3 H_∞回路成形设计步骤 | 第52-54页 |
| 4.2.4 权函数的选择 | 第54-55页 |
| 4.3 四旋翼无人机的线性化模型 | 第55-57页 |
| 4.4 基于H_∞回路成形的四旋翼控制器实现 | 第57-65页 |
| 4.4.1 控制器设计目标 | 第57-58页 |
| 4.4.2 控制器的实现 | 第58-63页 |
| 4.4.3 仿真实验 | 第63-65页 |
| 4.5 本章小结 | 第65-66页 |
| 第5章 基于Qball-X4平台的半实物仿真实验 | 第66-74页 |
| 5.1 系统的主要组成 | 第66-70页 |
| 5.1.1 Qball-X4四旋翼无人机 | 第66-68页 |
| 5.1.2 OptiTrack摄像头 | 第68-70页 |
| 5.1.3 PC主机 | 第70页 |
| 5.1.4 无线通信 | 第70页 |
| 5.2 Simulink/QUARC仿真系统 | 第70-71页 |
| 5.3 实验结果与分析 | 第71-73页 |
| 5.4 本章小结 | 第73-74页 |
| 第6章 结束语 | 第74-76页 |
| 6.1 总结 | 第74-75页 |
| 6.2 展望 | 第75-76页 |
| 参考文献 | 第76-80页 |
| 致谢 | 第80页 |
