微型四旋翼无人机的鲁棒飞行控制技术研究

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微型四旋翼无人机的鲁棒飞行控制技术研究

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微型四旋翼无人机的鲁棒飞行控制技术研究

论文目录
摘要	第1-6页
abstract	第6-16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

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