| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5页 |
| 第1章 引言 | 第9-17页 |
| 1.1 课题研究意义 | 第9页 |
| 1.2 四旋翼无人机的发展状况 | 第9-13页 |
| 1.2.1 四旋翼无人机的起源 | 第9-11页 |
| 1.2.2 四旋翼无人机的国内外研究现状 | 第11-13页 |
| 1.3 相关热点问题的研究 | 第13-15页 |
| 1.3.1 四旋翼无人机建模 | 第13-14页 |
| 1.3.2 四旋翼无人机姿态解算 | 第14页 |
| 1.3.3 四旋翼无人机自主飞行控制算法 | 第14-15页 |
| 1.4 本篇论文的结构安排 | 第15-17页 |
| 第2章 四旋翼无人机控制原理及建模 | 第17-29页 |
| 2.1 Qball-X4四旋翼无人机 | 第17页 |
| 2.2 控制原理 | 第17-20页 |
| 2.3 坐标系与变换矩阵 | 第20-22页 |
| 2.3.1 坐标系定义 | 第20-21页 |
| 2.3.2 坐标变换矩阵 | 第21-22页 |
| 2.4 推进器模型 | 第22页 |
| 2.5 系统模型 | 第22-28页 |
| 2.5.1 动力学方程 | 第22-26页 |
| 2.5.2 运动学方程 | 第26-28页 |
| 2.5.3 系统非线性模型 | 第28页 |
| 2.6 本章小结 | 第28-29页 |
| 第3章 无人机姿态融合算法研究 | 第29-43页 |
| 3.1 惯性传感器特性及姿态解算 | 第29-32页 |
| 3.1.1 MEMS惯性传感器特性 | 第29-30页 |
| 3.1.2 MEMS惯性传感器测量模型 | 第30页 |
| 3.1.3 基于单个MEMS惯性传感器的姿态角解算 | 第30-32页 |
| 3.2 基于多传感器的无人机姿态解算 | 第32-39页 |
| 3.2.1 经典卡尔曼滤波 | 第32-36页 |
| 3.2.2 经典卡尔曼滤波器的设计 | 第36-37页 |
| 3.2.3 基于单新息的自适应卡尔曼滤波器 | 第37-39页 |
| 3.3 仿真实验 | 第39-42页 |
| 3.3.1 惯性传感器输出特性仿真测试 | 第39-40页 |
| 3.3.2 基于两种滤波器的姿态估计对比实验 | 第40-42页 |
| 3.4 本章小结 | 第42-43页 |
| 第4章 基于LQR算法的四旋翼无人机控制 | 第43-59页 |
| 4.1 最优控制器LQR | 第43-45页 |
| 4.2 基于LQR算法的四旋翼无人机控制器设计 | 第45-50页 |
| 4.2.1 四旋翼无人机模型简化 | 第45页 |
| 4.2.2 系统子模型的状态空间描述 | 第45-48页 |
| 4.2.3 控制系统结构分析及LQR设计 | 第48-50页 |
| 4.3 基于扩张状态观测器的LQR的姿态控制器设计 | 第50-53页 |
| 4.3.1 非线性扩张状态观测器描述 | 第50-51页 |
| 4.3.2 基于扩张状态观测器的LQR的姿态控制器 | 第51-53页 |
| 4.4 仿真实验 | 第53-58页 |
| 4.4.1 姿态控制实验 | 第53-55页 |
| 4.4.2 位置控制实验 | 第55-58页 |
| 4.5 本章小结 | 第58-59页 |
| 第5章 基于模型预测控制算法的四旋翼无人机控制 | 第59-73页 |
| 5.1 模型预测控制的基本思想 | 第59-60页 |
| 5.2 基于状态空间模型的模型预测控制 | 第60-64页 |
| 5.2.1 预测模型 | 第60-62页 |
| 5.2.2 滚动优化 | 第62-63页 |
| 5.2.3 反馈较正 | 第63页 |
| 5.2.4 参数调节 | 第63-64页 |
| 5.3 标准二次规划问题转化及模型预测控制器的设计 | 第64-66页 |
| 5.3.1 基于二次规划的约束优化方法 | 第64-65页 |
| 5.3.2 基于模型预测控制的控制器设计 | 第65-66页 |
| 5.4 带积分扩展的模型预测控制 | 第66-67页 |
| 5.5 仿真实验 | 第67-71页 |
| 5.5.1 姿态控制实验 | 第67-69页 |
| 5.5.2 位置控制实验 | 第69-71页 |
| 5.6 本章小结 | 第71-73页 |
| 第6章 平台飞行测试 | 第73-79页 |
| 6.1 实验平台 | 第73-75页 |
| 6.1.1 实验设备及软件 | 第73-74页 |
| 6.1.2 实验流程 | 第74-75页 |
| 6.2 轨迹跟踪控制实验 | 第75-78页 |
| 6.2.1 基于PID控制器的飞行测试 | 第75-76页 |
| 6.2.2 基于LQR与ESO-LQR控制器的飞行测试 | 第76-78页 |
| 6.3 本章小结 | 第78-79页 |
| 第7章 全文总结与展望 | 第79-81页 |
| 7.1 全文总结 | 第79-80页 |
| 7.2 工作展望 | 第80-81页 |
| 参考文献 | 第81-84页 |
| 致谢 | 第84-85页 |
| 附录 硕士期间发表的论文 | 第85页 |
