| 摘要 | 第3-4页 |
| Abstract | 第4-5页 |
| 1 绪论 | 第9-15页 |
| 1.1 四旋翼飞行器 | 第9-11页 |
| 1.1.1 四旋翼飞行器概述 | 第9页 |
| 1.1.2 四旋翼飞行器发展与研究现状 | 第9-11页 |
| 1.2 四旋翼飞行器数学模型描述方法 | 第11-12页 |
| 1.2.1 在向量空间Rn框架下描述四旋翼飞行器 | 第11-12页 |
| 1.2.2 在李群SE(3) 框架下描述四旋翼飞行器 | 第12页 |
| 1.3 本文研究的四旋翼飞行器的几类控制问题 | 第12-14页 |
| 1.3.1 位置与姿态控制问题 | 第12-13页 |
| 1.3.2 模型自适应问题 | 第13页 |
| 1.3.3 失控保护问题 | 第13-14页 |
| 1.4 本文的主要研究内容 | 第14-15页 |
| 2 本文用到的数学基础 | 第15-21页 |
| 2.1 微分流形 | 第15-16页 |
| 2.1.1 拓扑结构和微分结构 | 第15页 |
| 2.1.2 切向量、切空间和切丛 | 第15页 |
| 2.1.3 余切向量、余切空间和余切丛 | 第15-16页 |
| 2.1.4 向量场和李导数 | 第16页 |
| 2.2 李群工具 | 第16-17页 |
| 2.3 哈密顿系统的辛几何算法 | 第17-18页 |
| 2.4 机械系统在不同配置空间中的描述 | 第18-20页 |
| 2.4.1 机械系统在向量空间Rn框架下的描述 | 第18-19页 |
| 2.4.2 机械系统在李群框架下的描述 | 第19-20页 |
| 2.5 本章小结 | 第20-21页 |
| 3 四旋翼飞行器建模 | 第21-41页 |
| 3.1 四旋翼飞行器概述 | 第21-25页 |
| 3.1.1 四旋翼飞行器的物理结构 | 第21-22页 |
| 3.1.2 刚体空间坐标系简介 | 第22-24页 |
| 3.1.3 四旋翼飞行器常见阻力分析 | 第24-25页 |
| 3.2 在向量空间Rn框架下建立四旋翼飞行器数学模型 | 第25-36页 |
| 3.2.1 相关变量及参数说明 | 第25-26页 |
| 3.2.2 四旋翼飞行器控制输入 | 第26-28页 |
| 3.2.3 在牛顿力学体系下的数学模型 | 第28-30页 |
| 3.2.4 在欧拉—拉格朗日力学体系下的数学模型 | 第30-33页 |
| 3.2.5 在哈密顿力学体系下的数学模型 | 第33-36页 |
| 3.3 在李群SE(3) 框架下建立四旋翼飞行器数学模型 | 第36-39页 |
| 3.3.1 在SO(3) 中建立姿态子系统的数学模型 | 第36-37页 |
| 3.3.2 在SE(3) 中建立数学模型 | 第37-39页 |
| 3.4 不同数学模型之间的优缺点 | 第39页 |
| 3.5 四旋翼飞行器仿真模型建立 | 第39-40页 |
| 3.5.1 带外力的欧拉—拉格朗日方程离散化 | 第39-40页 |
| 3.5.2 带外力的哈密顿方程离散化 | 第40页 |
| 3.5.3 利用辛算法离散四旋翼飞行器模型 | 第40页 |
| 3.6 本章小结 | 第40-41页 |
| 4 四旋翼飞行器定点追踪控制器设计 | 第41-54页 |
| 4.1 误差系统建立 | 第41-42页 |
| 4.2 非线性控制器设计与分析 | 第42-47页 |
| 4.2.1 控制器结构 | 第42-43页 |
| 4.2.2 姿态控制器 | 第43-45页 |
| 4.2.3 位置控制器 | 第45-47页 |
| 4.3 仿真验证 | 第47-51页 |
| 4.3.1 四旋翼飞行器及控制器相关参数 | 第47-48页 |
| 4.3.2 软件在环仿真结果 | 第48-49页 |
| 4.3.3 硬件在环仿真结果 | 第49-51页 |
| 4.4 本章小结 | 第51-54页 |
| 5 四旋翼飞行器几何控制器设计 | 第54-73页 |
| 5.1 问题描述 | 第54-55页 |
| 5.2 误差系统建立 | 第55-57页 |
| 5.2.1 姿态和位置追踪误差 | 第55-56页 |
| 5.2.2 质量和转动惯量估计误差 | 第56-57页 |
| 5.3 模型自适应的几何控制器设计与分析 | 第57-66页 |
| 5.3.1 估计器及控制器结构 | 第57页 |
| 5.3.2 转动惯量估计及姿态控制器 | 第57-61页 |
| 5.3.3 质量估计及位置控制器 | 第61-66页 |
| 5.4 仿真与实验验证 | 第66-72页 |
| 5.4.1 四旋翼飞行器及控制器相关参数 | 第66页 |
| 5.4.2 仿真结果 | 第66-69页 |
| 5.4.3 实验验证 | 第69-72页 |
| 5.5 本章小结 | 第72-73页 |
| 6 四旋翼飞行器失控保护控制器设计 | 第73-86页 |
| 6.1 问题描述 | 第73-75页 |
| 6.2 误差系统建立 | 第75-76页 |
| 6.3 非线性控制器设计与分析 | 第76-82页 |
| 6.3.1 控制器结构 | 第76页 |
| 6.3.2 姿态和高度控制器 | 第76-79页 |
| 6.3.3 水平位置控制器 | 第79-81页 |
| 6.3.4 偏航速度收敛值 | 第81-82页 |
| 6.4 仿真验证 | 第82-85页 |
| 6.4.1 四旋翼飞行器及控制器相关参数 | 第82页 |
| 6.4.2 仿真结果 | 第82-85页 |
| 6.5 本章小结 | 第85-86页 |
| 结论与展望 | 第86-87页 |
| 参考文献 | 第87-90页 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 | 第90-91页 |
| 致谢 | 第91-92页 |
