四旋翼飞行器的建模及控制算法仿真

以四旋翼飞行器为研究对象。为实现对飞行器的稳定控制,首先建立了数学模型和动力学模型,又在此基础上设计了PID控制器和模糊PID控制器,通过模拟仿真判断两种控制算法是否能对四旋翼飞行器进行稳定控制。模型的搭建与仿真实验都基于Matlab/Simulink平台,仿真结果验证了模型建立的准确性,以及在所设定的参数下,fuzzy PID控制器对飞行器的控制较好,能够有效控制飞行器的稳定飞行。     

四旋翼飞行器飞行姿态的自抗扰控制研究

四旋翼飞行器具有四个对称分布的螺旋桨,其在军事、国防、民用等领域都有着巨大的潜在应用前景。但同时因该系统的欠驱动、非线性等特性,故实现对其的稳定控制存在一定的难度。本文对于四旋翼飞行器的姿态控制问题,根据牛顿第二定律和欧拉方程建立了它的数学模型。并利用自抗扰技术对所建立的模型进行了研究,分别通过对偏航、俯仰、滚转三个角度的控制设计控制器以实现姿态控制,最后通过仿真实验验证了控制器的有效性。     

四旋翼飞行器控制系统的设计

我国作为军事强国,四旋翼飞行器受到高度重视,并且其价格低廉,性能良好,被应用在很多领域,尤其在军事领域具有很强的研发价值.基于此原因,很多科学家致力于对四旋翼飞行器的研究.本文主要研究四旋翼飞行器的控制系统,首先对飞行器的动力学进行数学模型的建立,然后采用经典的PID控制算法对控制器进行设计,通过Matlab仿真软件对控制算法进行验证,得出稳定的仿真结果,验证了控制算法与数学模型的准确性.因此,本文的研究加深了对四旋翼飞行器的进一步了解,旨在推动四旋翼飞行器的发展,对日后相关方面的研究具有很大的意义.     

双桨倾转旋翼飞行器的最优飞行控制

对最新发展的双发倾转旋翼飞行器进行了研究,建立了旋翼飞行器推力矢量控制系统的数学模型,得到了两个最优飞行控制定理.由这两个定理建立了最优起飞巡航飞行轨迹.分析结果表明,该飞行器具有节约动力能源,机动性好和多用途等优点.计算机仿真证实了飞行控制系统的最优性和有效性.     

基于PID神经网络的四旋翼飞行器控制算法研究

针对四旋翼飞行器的姿态与位置控制问题,提出基于PID神经网络的控制方法。建立四旋翼飞行器的数学模型,引入四旋翼飞行器联合仿真平台,利用Matlab设计PID神经网络姿态控制器,训练后能达到良好的控制效果,最后设计PID神经网络位置控制器并进行训练。仿真结果表明,该控制方法在性能上明显优于传统PID,对飞行器有良好的控制效果。     

基于ARX模型四旋翼飞行器的LQR控制方法

四旋翼飞行器飞行过程中具有非线性和强耦合性,导致难以建立精确的物理力学模型,针对这个难题,提出了基于多个ARX模型四旋翼飞行器的LQR控制器设计方法;ARX模型全称是带外生变量的自回归模型,LQR控制器一种基于局部线性化模型的无限时域预测控制器;该法首先基于四旋翼飞行器的动力学特性构建四旋翼飞行器多个ARX的模型结构,并利用结构化非线性参数优化方法辨识模型参数,获取满足工程精度需求的四旋翼非线性动态模型;然后,基于该模型给出了具有状态反馈的LQR控制器设计方法,并通过求解工作点的Riccati方程,获得状态反馈矩阵,最后通过仿真和实时控制结果验证了所提方法的有效性和可靠性。     

倾转旋翼飞行器最优推力矢量控制

最优控制中的线性状态调节器对于一个易受外界扰动的系统来说具有十分重要的作用。飞行器在飞行过程中经常会受到风之类的外界扰动,使其偏离正常运行轨道,因此在设计飞行器的时候,考虑滚动通道和偏行通道的状态反馈调节器对于飞行器的正常飞行来说具有十分重要的意义。基于此,该文对最新发展的双发倾转旋翼飞行器进行了研究,通过建立其数学模型,分析设计了旋翼飞行器的滚动通道和偏行通道的线性状态控制器,最优飞行控制给出了倾转旋翼飞行器的最优矢茸推力控制。分析结果表明：该飞行器具有节省动力能源,机动性能好以及抗干扰能力强等优点。计算机仿真证实丁飞行控制系统的最优性和有效性。     

基于串级PID四旋翼飞行器控制系统研究

四旋翼飞行器具有不稳定、非线性、强耦合、建模不确定性等特性,同时是一个四输入、六输出的欠驱动系统。针对这样的系统,学者们在飞行器控制算法方面做了许多研究,比如LQR、滑模控制、反演控制等。虽然这些控制算法在姿态控制等方面有比较好的效果,但需要建立准确的数学模型,数据的实时处理对处理器性能要求高,实现起来有一定的困难。针对上述问题,以小型四旋翼飞行器为研究对象,根据牛顿-欧拉方程建立了四旋翼飞行器的运动、动力学模型,设计了一种易于实现的串级PID控制器,分别对飞行器的位置与姿态进行控制,应用MATLAB/Simulink对所设计的控制器进行仿真。结果表明,串级PID控制器能够快速、稳定、准确地对四旋翼飞行器实现姿态和位置的控制,同时具有比较好的鲁棒性。     

基于舵面平衡的五旋翼飞行器建模及飞行验证

在四旋翼飞行器基础上,增加了一个位于几何中心位置的主升力旋翼,并使用平衡舵面平衡该旋翼产生的扭矩.建立五旋翼飞行器的三维模型;推导出五旋翼飞行器的数学模型,并制成原理样机.通过飞行测试验证了机型的可行性以及数学模型的准确性.将五旋翼的中间升力电机用汽油发动机替代,即为混合动力多旋翼飞行器.研究为混合动力多旋翼飞行器开发积累了经验和数据.     

基于Anti-windup PID的四旋翼飞行器姿态控制研究

针对四旋翼飞行器姿态控制问题,设计一种Anti-windup PID姿态控制器。结合四旋翼飞行器简化的数学模型,在飞行器在垂直速率、俯仰速率、翻滚速率、偏航速率4个独立通道上分别设计了PID控制器和Anti-windup PID控制器。在MATLAB/SIMULINK环境下,对控制四旋翼飞行器姿态的两种算法进行仿真分析。仿真结果表明,Anti-windup PID控制方法在性能上明显优于PID,对飞行器有良好的控制效果。用Anti-windup PID算法搭建的四旋翼飞行器的物理实验平台更好地验证了该算法的有效性。