四旋翼飞行器的模糊自抗扰姿态控制

姿态控制作为四旋翼飞行器飞行控制系统的核心,必须具备一定的综合抗干扰能力.针对四旋翼无人机的姿态解耦性、抗干扰性、鲁棒性等问题,提出一种基于模糊自抗扰的姿态控制策略.该策略通过设计跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性误差反馈控制律,对系统中的外部扰动和内部扰动进行动态补偿,同时在非线性误差反馈模块的基础上融合了模糊逻辑控...     

四旋翼飞行器的滑模PID轨迹跟踪控制

针对传统PID在四旋翼飞行器轨迹跟踪控制方面存在的精度不高、鲁棒性差等不足,提出了一种滑模PID算法。并根据建立的四旋翼欧拉-庞卡莱动力学模型,设计滑模PID轨迹跟踪控制器。与传统PID算法相比,该算法通过选取PID滑模面,有效地提高系统的响应速度以及抗干扰的能力。通过MATLAB/Simulink,在不同条件下,分别对滑模PID和传统PID算法设计的控制系统进行仿真。仿真结果表明,该算法能够更为精确地跟踪期望轨迹,同时具有响应时间短,超调量小,鲁棒性强等优点。     

具有柔性抓手的四旋翼飞行器设计与实现

为了实现四旋翼飞行器与外界环境的交互,设计了一种具有柔性抓手的四旋翼飞行器系统,该系统主要由四旋翼飞行器和柔性抓手组成。首先对四旋翼飞行器的原理进行了阐述,然后对其进行了建模和姿态解算,并且采用串级PID算法实现了四旋翼飞行器稳定飞行; 其次,对柔性抓手的设计与制造过程进行了介绍,并且对柔性抓手进行了抓取测试; 最后,在室外环境对系统进行了测试。测试结果表明,设计的四旋翼飞行器及柔性抓手性能稳定可靠,两者结合可以实现空中的抓取和投放。     

四旋翼飞行器轨迹跟踪控制器的设计与验证

为了解决四旋翼飞行器在外界扰动影响和系统模型参数存在不确定性情况下的精确轨迹跟踪控制问题,设计并验证了一种四旋翼飞行器的非线性轨迹跟踪控制器。首先建立了考虑执行机构特性的四旋翼飞行器数学模型,并将虚拟控制量映射到了实际中对电机的控制;然后通过在反步法轨迹跟踪控制中加入积分项,设计了一种基于积分型反步法的非线性轨迹跟踪控制器,消除模型参数不确定性及外界干扰引起的误差,仿真结果验证了该方法的可行性;最后,利用QBall2四旋翼飞行实验平台,对所设计的非线性轨迹跟踪控制器进行验证,实际飞行实验结果表明了所设计控制器的有效性,提高了实际飞行过程中外界干扰和不确定性下的四旋翼飞行器轨迹跟踪控制的精度。     

四旋翼飞行器非线性轨迹跟踪控制

针对四旋翼飞行器在复杂飞行条件下速度不可测的轨迹跟踪控制问题,考虑系统存在外界未知干扰和模型参数不确定的情况,提出了一种基于扩张观测器的轨迹跟踪控制方法。该方法设计了积分型反步法跟踪控制器,以降低系统的稳态误差,并引入了状态扩张观测器,来估计系统未知速度信息,同时对干扰和模型参数不确定因素进行实时估计并给予补偿;最后,选取李雅普诺夫函数证明了该控制系统的稳定性。以Quanser公司的Qball2四旋翼飞行器为研究对象和飞行实验平台,对所设计的控制器进行验证。实验结果表明,本文所设计的基于扩张观测器的轨迹跟踪控制器,能够有效地估计轨迹跟踪控制过程中的未知速度信息,解决外界未知干扰和模型参数不确定的问题,增强对环境的适应能力,有效提高了飞行器对未知干扰的鲁棒性和轨迹跟踪控制的精确性。     

基于新型LQR的四旋翼无人机姿态控制

为四旋翼无人机的姿态稳定控制提出了新的LQR控制器,该控制器能够实现姿态的快速稳定控制并跟踪参考输入。首先,根据假设建立了四旋翼无人机的动力学模型,并在此基础上用泰勒级数展开进行线性化。然后利用线性模型设计了LQR控制器,并对控制器进行了改进。最后使用Matlab/Simulink进行试验仿真,验证了改进后的LQR控制对控制过程响应速度的提高。     

四旋翼飞行仿真器的PID神经元网络控制器设计

针对四旋翼飞行仿真器系统具有多输入、多输出及多变量等特点，设计了一套基于四旋翼飞行仿真器的PID神经元网络控制器。首先建立四旋翼飞行仿真器系统模型，然后以四旋翼飞行仿真器为控制平台，并以MATLAB/Simulink软件为实验平台，搭建PID控制器和PID神经元网络控制器模型，并分别使用两种控制方法进行实时飞行仿真实验。最后实验结果表明，相比PID控制，PID神经元网络控制方法对四旋翼飞行仿真器的调节时间更短、超调量更小，具有更优的控制性能。     

基于WIFI的智能多功能微型四旋翼飞行器设计

本文基于WIFI无线传输技术，通过建立四旋翼飞行器的空气动力数学模型，结合实际需求分析，通过单片机总控，各功能模块有机整合，优化软硬件设计，完成最终制作调试，实现飞行器的自由巡航、悬停、降落和视频探测等功能，达到了预期设计目标。     

可伸缩折叠式四旋翼飞行器设计

针对四旋翼飞行器的结构外形不便于随身携带的特点,进行了优化设计。通过分析四旋翼飞行器结构特点和飞行原理,设计出可自动伸缩、折叠的四旋翼飞行器平台,并进行强度校核,最后进行了三维仿真建模与模型制作和试验测试。结果表明设计的四旋翼无人飞行器实现了空中自动伸缩、着陆后手动折叠的功能,同时节省携带空间,达到了良好的效果。     

一种新型最优PID控制器的设计

以蚁群算法为基础，提出了一种新的具有不完全微分的最优PID控制器的参数优化策略。该策略通过蚁群算法找出系统的3个最优参数，即比例增益Kp,积分时间常数T1和微分时间常数TD，针对给定的控制对象，给出了新算法的具体实现步骤。仿真应用表明，这种PID控制器具有很强的灵活性、适应性和鲁棒性。     

球形机器人非线性PID控制器研究与设计

针对一种非完整约束的典型欠驱动系统对象球形机器人,计算系统二阶非线性微分方程形式的动力学模型并验证其正确性,为非线性控制器的设计与研究提供基础。设计一种并联非线性PID控制方法,该方法将球形机器人系统看做两个单输入系统的组合,并针对每个单输入系统设计并联非线性PID控制器。在Simulink仿真实验中,证明了该控制策略能够实现机器人在平衡点附近的平衡控制与运动控制,同时在存在外界干扰情况下该控制器仍具有较好的响应特性和稳定性。     

四旋翼无人机改进模糊PID姿态控制

四旋翼无人机(UAV)是一种强耦合、欠驱动的系统,飞行过程中易受到系统不确定性和外界干扰影响稳定性,所以提出了一种改进的模糊PID控制方法。首先对四旋翼无人机进行数学建模,设计了改进模糊PID控制方法,该方法主要由三个部分组成,模糊PID,单PID以及计算在控制输出过程中两者的权值比的模糊控制器。最后通过Matlab/Simulink仿真以及在基于STM32F405控制器的四旋翼无人机(UAV)实验平台上验证。实验结果表明,在风速为3m/s条件下,UAV能够平稳起降,对于实时性的姿态以及运动状态做出智能的控制,具有良好的鲁棒性以及控制精度。     

两轮自平衡载运工具驱动电机分数阶PID控制器设计

研究了一种两轮自平衡载运工具的驱动电机及其分数阶FOPID控制算法。FOPID控制器针对两轮自平衡载运工具的不确定性和不同载荷所引起的不同速度需求,提供连续的良好驱动性能。建立了驱动电机的状态方程,并采用分数阶方法建立驱动电机速度环的控制模型,两轮自平衡载运工具驱动电机的性能进行实验研究与分析,最后开发了STM32嵌入式系统的电机驱动模块。驱动电机速度环的仿真实验表明:FOPID具有比传统PID更好的性能,其超调量可减小为28.6%,调整时间可减小到1.25 s,提出的FOPID控制器能够较好地实现两轮自平衡载运工具的稳定驱动控制。     

基于非线性PID的冗余驱动机构控制

冗余驱动机构是一个具有容错、低速输出的特殊机构。阐述了冗余驱动机构的工作原理,对该机构进行了运动学分析。在进行无刷直流伺服电机和丝杠传动机构建模后,建立了冗余驱动机构的全闭环数学模型。在介绍线性PID基础上,设计了应用于该传动机构的非线性PID控制器。对该冗余驱动机构进行了频响试验,验证了非线性PID控制器的合理可行。     

数控机床位置控制中非线性PID控制器的设计

位置控制算法对数控机床的快速性、准确性和稳定性起着重要作用。传统PID控制器在数控机床位置控制中应用广泛,但存在诸多问题。在分析传统PID控制器原理及其缺陷的基础上,设计了一种非线性PID位置控制器,以位置偏差e为变参数,通过分析PID各环节的变化趋势特点设计各环节的非线性函数,从而建立一个非线性PID控制器模块。针对典型二阶、三阶数控进给系统的控制仿真表明:该非线性PID控制器在数控机床位置控制中比传统PID控制器有更好的动静态控制性能。     

一种新型模糊PID控制器

本论文提出了一种新型的模糊PID控制器——采用最简单的模糊PI控制器与模糊PD控制器并联的结构形式。介绍了基于增益裕度和相位裕度的整定方法,同时对其稳定性进行了讨论。仿真结果表明这种控制器的性能优于常规PID控制器。     

存在常见非线性环节系统PID参数的整定

在实际系统中大量存在的常见非线性对系统的性能往往造成很坏的影响。本论文通过对带有和不带有常见非线性的被控对象的控制系统进行仿真比较,总结出被控对象带有常见非线性时PID调节器的参数整定规律。对于PID调节器的工程整定具有一定的指导意义。     

一种新的积分过程PID控制器整定方法

针对积分过程，提出了一种简单、实用的PID控制器。该方法首先通过PD控制器对积分过程建立内部反馈控制回路，将内部闭环系统近似为二阶加纯滞后模型；然后，根据有效的模型，基于鲁棒性能指标设计外部反馈回路的PID控制器；最后，简化控制系统的结构，采用设定值加权PID控制器控制积分过程。仿真结果表明了设定值加权PID控制器的有效性和可行性。     

基于ATS-PID模糊控制器的仿真研究

对ATS-PID模糊控制器的设计做了阐述,并对不同的控制对象分别做了研究,所有结果均与理论完全符合,与设计完全符合,而且经实际仿真,检验了控制器的实用性和优越性。