基于微分平坦理論的四旋翼無(wú)人機(jī)軌跡規(guī)劃的研究.pdf

1、對(duì)于四旋翼無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)，軌跡規(guī)劃是無(wú)人機(jī)自主飛行的技術(shù)保障，也是任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，是指在特定約束條件下找到滿足無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)性能以及環(huán)境信息限制的、從起點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的最優(yōu)飛行軌跡。從自主飛行的角度來(lái)說(shuō)，本文提出的控制方案包括兩個(gè)關(guān)鍵的方面:軌跡規(guī)劃和軌跡跟蹤。本文的主要研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新可概括如下：
　　(1)本文首先對(duì)四旋翼無(wú)人機(jī)的建模進(jìn)行研究。將四旋翼無(wú)人機(jī)看作剛體，選取影響飛行器運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵受力和力矩，之后根據(jù)牛頓定律和歐拉方程推導(dǎo)

2、出關(guān)于三個(gè)平動(dòng)位移量和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)位移量的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程。
　　(2)采用線性二次型調(diào)節(jié)器LQR作為跟蹤控制器，分別將LQR控制器用于5個(gè)不同的回路:俯仰角的控制、橫滾角的控制、偏航角的控制、X-Y的位置跟蹤控制和高度的跟蹤控制，此外，對(duì)每個(gè)控制器配置適合的增益從而得到光滑的軌跡跟蹤效果，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)該控制器進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　(3)針對(duì)所研究的對(duì)象Qball-X4，本文采用非線性幾何控制的思想對(duì)軌跡進(jìn)行規(guī)劃;通過(guò)運(yùn)用系統(tǒng)的