四軸飛行器自主飛行的研究.pdf

1、四軸飛行器被越來越多地應用到軍事、高危作業(yè)及一般民用領域，例如對自然災害或恐怖襲擊發(fā)生地區(qū)進行情報信息的收集、實時監(jiān)測有害污染物的動向和第一人物視角航拍等。四軸不但有巨大的實用價值，還具有很好的科研價值，它為慣性導航技術、傳感器技術、自動控制理論和計算機技術等多技術領域提供了一個研究平臺。國內針對四軸的研究主要集中在姿態(tài)控制上，對于四軸飛行器自主飛行控制的研究還比較少。
　　從上述實用、科研等多方面考慮，論文設計了一種小型可自主飛

2、行的四軸飛行器，做了以下工作：
　?。?）詳細介紹了四軸飛行器的機械結構和飛行原理，對其動力學和運動學特性進行了分析，建立了簡化的動力學模型。采用PID控制算法設計了飛行控制器。
　?。?）針對四軸飛行器自主飛行任務，綜合考慮飛行路徑約束條件進行了飛行路徑規(guī)劃?；跀悼叵到y(tǒng)插補算法提出了飛行軌跡規(guī)劃算法，在進行多次飛行試驗后，發(fā)現該算法飛行效果不理想。基于此，在對目前國內外應用較多的飛行軌跡規(guī)劃算法進行改進后，提出了飛行軌跡

3、規(guī)劃改進算法，使得飛行器能夠按照預定路徑進行自主飛行。
　　（3）設計了飛行任務控制器。飛行任務控制器根據規(guī)劃的飛行軌跡，給出飛行控制輸入量，指揮四軸飛行器按照預定規(guī)劃路徑進行自主飛行，是飛行任務控制系統(tǒng)的核心部分。
　?。?）對飛行控制系統(tǒng)進行了硬件和軟件設計，給出了相應硬件原理圖和控制系統(tǒng)軟件流程圖。利用 Matlab/Simulink控制系統(tǒng)仿真平臺，采用最優(yōu) PID自整定方法，對飛行控制器進行了仿真，并對仿真曲線進行

4、了具體分析。最后，制作了四軸飛行器試驗樣機并進行了飛行試驗，試驗表明樣機能夠按照預定規(guī)劃路徑進行自主飛行。
　　論文在考慮飛行路徑約束條件的前提下，進行了飛行路徑規(guī)劃。基于數控插補算法，給出了飛行軌跡規(guī)劃算法；對目前國內外應用廣泛的飛行軌跡規(guī)劃算法進行改進后，提出了一種飛行軌跡規(guī)劃改進算法。設計了一個飛行任務控制器，使得飛行器能夠按照預定規(guī)劃路徑進行自主飛行。通過仿真和飛行試驗，驗證了飛行控制器和飛行軌跡規(guī)劃算法的可行性，實現了自