Quad-rotor飛行器控制問題研究.pdf

1、Quad-rotor飛行器屬于小型無人飛行器(MUAV)的一種，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)垂直起降，具有國防價(jià)值和商業(yè)價(jià)值。但是，quad-rotor飛行器是多輸入多輸出的欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有高度耦合性和非線性等動(dòng)力學(xué)特性，這些特性使quad-rotor飛行器的控制非常困難。近年來，quad-rotor飛行器引起了許多專家學(xué)者的關(guān)注，成為航空控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　本文研究了quad-rotor飛行器的控制問題，采用H∞魯棒控制理論設(shè)計(jì)回路

2、成形控制器，目標(biāo)是使quad-rotor飛行器實(shí)現(xiàn)垂直起降運(yùn)動(dòng)，并能在小角度范圍內(nèi)完成橫滾、俯仰和偏航等姿態(tài)運(yùn)動(dòng)。
　　Quad-rotor飛行器通過平衡四個(gè)螺旋槳產(chǎn)生的力來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定盤旋和精確飛行。首先，本文分析quad-rotor飛行器在各種飛行狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速控制策略，根據(jù)quad-rotor飛行器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和動(dòng)力學(xué)特性，建立quad-rotor飛行器的非線性數(shù)學(xué)模型，然后將模型線性化，以便于進(jìn)行控制器仿真。其次，為了降低系統(tǒng)

3、不確定性對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和系統(tǒng)性能的影響，quad-rotor飛行器的控制系統(tǒng)采用H∞回路成形控制方法，這種方法將經(jīng)典的回路成形法和帶寬概念與現(xiàn)代的H∞控制理論的魯棒穩(wěn)定性融合在一起，充分考慮系統(tǒng)不確定性的影響，保證控制系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性，并優(yōu)化性能指標(biāo)。再次，飛行器的姿態(tài)變化是由各螺旋槳的轉(zhuǎn)速變化引起的力矩變化實(shí)現(xiàn)的，要求飛行器的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行可靠，效率高和調(diào)速性能好。本文選用無位置傳感器形式的無刷直流電機(jī)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，采用反電勢(shì)過零檢測(cè)