四旋翼无人直升机仿真及控制方法比较的研究

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1、国内图书分类号：TP399学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文四旋翼无人直升机仿真及控制方法比较研究硕士研究生：段国强导师：李衍杰副教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2012年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP399U.D.C.:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSIMULATIONANDCONTROLMETHODCOMPARATIVESTUDYOFFOUR-ROTORUNMANNEDHELIC

2、OPTERCandidate：GuoqiangDuanSupervisor：Assoc.Prof.YanjieLiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：Dec,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要无人直升机，尤其是四旋翼直升机，

3、因其飞行原理和结构更为简单，而在近些年引起了国内外众多高校的关注和研究。轨迹跟踪能力作为无人直升机的一项必备技能，其控制算法也被不断的丰富。良好的控制算法无疑是无人直升机完成任务的保障。然而我们不可能用实际的无人直升机来进行算法的验证，如PID，需要调节参数来实现最优控制。没有经过调试的PID参数用在无人机上对其可能是致命的。因此，能够进行仿真实验的无人机仿真平台的就显得尤为重要了。本文首先在分析了实际四旋翼直升机的基础上，将其各部分模块化，并根据相关的物理知识，使用MATLAB/Simulink工具建立了四旋翼直升机的仿真环境，使得控制算法的研究有了验证的平台。接

4、下来将PID算法、反演算法和积分反演算法应用到仿真环境中，通过仿真参数的调节不断优化控制效果，最终得到四旋翼直升机悬停和轨迹跟踪两种情况的实验结果，以此作为本文实验的对比项。最后本文将PID算法和积分反演算法分别作用在位置环和姿态环，得到参数优化后的实验结果。实验结果首先验证了试验平台的有效性，表明该平台能够进行控制算法的验证。在三种算法实验结果的对比中，PID算法和积分反演算法结合的控制方法的实验结果表明它有效的结合了PID算法和积分反演算法二者的优点，在悬停和轨迹跟踪上对四旋翼直升机的控制效果都比较理想。关键词：轨迹跟踪；无人机；四旋翼；积分反演算法-I-哈尔滨

5、工业大学工学硕士学位论文AbstractUnmannedhelicopter,especiallythefour-rotorhelicopter,hasattractedtheattentionandresearchofmanycollegesanduniversitiesforitsmoresimpleflightprincipleandstructureathomeandabroadinrecentyears.Asanessentialskill,trajectorytrackingcapabilityisjudgmentoftheunmannedhelicop

6、ter,anditscontrolalgorithmshavealsobeenconstantlyenriched.Agoodcontrolalgorithmisundoubtedlytheprotectionforunmannedhelicopterstocompletethetask.However,wecannotusetheactualunmannedhelicoptertoverifythealgorithm.Forexample,PIDneedstoadjusttheparameterstoachieveabettercontrol.Itcouldbef

7、atalthatusingthePIDparametersinaUAVwithoutdebuggingitsparameters.Therefore,itisparticularlyimportanttobuildtheUAVsimulationplatformforsimulationexperiments.First,amodularofthevariouspartsofthefour-rotorhelicopteronthebasisofanalysisoftheactualfour-rotorhelicopterisgiveninthispaper,an