基于光流法的空中機器人自主起降方法研究.pdf

1、四旋翼飛行器結(jié)構(gòu)上屬于多旋翼小型無人飛行器的一種，與傳統(tǒng)的無人機相比，四旋翼飛行器具有承載力強，機動靈活，耗能小效率高等優(yōu)點，適合用于近距離進行電力線巡檢，可以攜帶航拍及絕緣子阻值檢測設(shè)備，同時與人工巡檢相比具有安全性高、勞動強度低的優(yōu)點，因此在電力線自動巡檢中有良好的應(yīng)用前景。
　　本文針對電力線巡檢中野外環(huán)境復(fù)雜的特點，設(shè)計斜面起飛控制系統(tǒng)，對混雜控制系統(tǒng)進行了研究，構(gòu)建出針對斜面起飛分狀態(tài)分層次的混雜控制系統(tǒng)，并通過計算機仿

2、真加以驗證此混雜系統(tǒng)可以實現(xiàn)飛行器任意方向任意角度斜面起飛問題。
　　首先，分析了四旋翼飛行器的物理結(jié)構(gòu)特點和飛行運動方式，建立了六自由度動力學(xué)模型，利用牛頓和歐拉方程推導(dǎo)出非線性運動方程。
　　其次，根據(jù)四旋翼飛行器運動學(xué)模型的特點，引入了平面起飛控制系統(tǒng)。了解各種四旋翼飛行器常用起飛控制規(guī)律，進行控制結(jié)構(gòu)模型的搭建，并且深入研究分析了四旋翼飛行器自身仿真模塊，實驗結(jié)果表明具有良好的控制效果。
　　然后，引入了光流法

3、概念及測量物體運動原理，通過二維傳感器測量三維物體的運動，通過圖像灰度值的變化確定飛行器運動方向及速度的改變。針對現(xiàn)有的光流傳感器精度不高，設(shè)計完成了實驗環(huán)境中精度更高的光流傳感器。
　　最后設(shè)計利用混雜控制系統(tǒng)實現(xiàn)了斜面起飛控制系統(tǒng)。首先引入了斜面起飛控制算法。針對起飛斜面傾角的不同，將整個起飛過程劃分為兩個階段:起飛階段和懸停階段。接著介紹了混雜控制系統(tǒng)的概念，分析了有限狀態(tài)機數(shù)學(xué)模型建立。通過研究四旋翼飛行器斜面起飛算法及控