2016.12.18四旋翼无人机

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动力学模型分析
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四个 电机转速
F2 F3
六个 自由度
G
结构特性 欠驱动 强耦合 饱和性 动态特性 时滞性 数学 模型
非线性
影响因素分析
影响因素分析 外界干扰会导致闭环控制的不稳定
小组汇报
2016.12.16
基本内容
1 2
原理概述 百度文库步法推导及仿真分析 滑模控制及存在的问题 非线性干扰观测器 总结
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原理概述
研究现状
传统的四旋翼控制方式依赖 于操作人员对飞行器的实时 控制，由人根据既定任务路 线以及由机载传感器反馈回 的飞行器空间姿态信息作出 相应的控制策略。 1.依赖可靠的无线通信 2.需要人为的实时监控 3.反应决策的时间较长
通过求解方程获得最优控制输出。在线性化后得到的模型 基础上实现的，因此仅在工作点附近可以获得不错的控制 效果 对参数扰动具有鲁棒性，在已知不确定性界的前提下，设 计控制器以消除其影响。 将复杂的非线性系统分解成若干个子系统，从距离控制输 入最远的子系统开始渐进递推至全部子系统的稳定控制律， 实现系统的跟踪。 通过适当的非线性状态反馈变换将原系统中的非线性特性 进行部分消除，从而将闭环系统转化为线性系统的形式， 但是此方法对建模误差敏感。 为系统状态预先设计一个稳定的运动模态，将系统轨迹引 导至这一预定模态，使得系统轨迹沿着该模态运动，而当 系统在切换面上穿越时，控制器会转换模态
发展趋势
为了实现无人机在复杂环境 下的自主完成既定飞行任务， 根据机载传感器反馈的空间 姿态信息由计算单元产生跟 踪既定轨迹的控制策略 1.可应用于复杂环境 2.由计算单元自主决策 3.人为成本大幅降低
研究方向
无人机的组成
组成单元 无人机本身是由电源，检测，控制以及驱动模块构成
电源模块
控制供电
动力供电
线性 控制算法
H 无穷
回馈递推法 非线性 控制算法
反馈线性法
滑模变结构
Thanks For Your Time
G G G G
组成特点
机架由“ X ”形或是“ + ”形的 支架构成，在机架中心安置飞 控芯片以及惯性测量单元 在同一对角线的两个无刷电机 转动方向相同，并且与另一对 角线上电机转动方向相反
横滚
俯仰 偏航
F1 F3 ; F2 F4 ; F2 F4 ; F1 F3 ;
F2 F4 F1 F3
任务 起飞
要求
干扰 阵风
姿态稳定 悬停 平移 速度稳定 降落 机身震颤 结构参数摄动 执行单元波动
基本控制思路
基本思路 闭环控制保证姿态稳定
w t
初始 设定 + 位置 控制器 + 姿态 控制器 转换矩阵 无人机 模型
补偿器
姿态
内环姿态回路
位置
外环位置回路
现有控制算法
现有
实现无人机飞行控制算法 LQR二次型调 节
检测模块
控制模块
驱动模块
惯性测量单元
电机1
飞行控制器 气压计
电机2 电机3
电子罗盘
通信单元
电机4
动力学模型分析
F1 F F1 F 1 1 1 F4 F F4 F 4 4 4
运动状态

F2 F F2 F 2 2 2
o Fr
nt
F3 F F3 F 3 3 3
起飞 悬停
F1 F2 F3 F4 G F1 F2 F3 F4 G