适用于自主飞行的四旋翼飞行器的设计与控制

适用于自主飞行的四旋翼飞行器的设计与控制(中文4600字,英文PDF) 
摘要
本论文涉及微型飞行机器人--四旋翼飞行器的建模、设计和控制，重点是垂直起飞和着陆系统。本文引入了一个模拟的数学模型来控制这种系统。下面介绍一种微型飞行器的设计方法。该方法随后应用于设计一个名为OS4的智能四旋翼飞行器。该设计通过建立数学模型，线性和非线性控制技术来设计和模拟各种控制器。姿态模型和模拟器从简单的方程组演算得到，针对悬停姿态，使用了更复杂的数学模型、真实的气动系数和传感器和控制器模型。本论文开发了两个平台。第一个是四旋翼飞行器的脱机数据处理与测试平台和电源。它被使用安全，轻松地测试控制算法。第二个，OS4是高度的集成四路转盘，具有板载数据处理和电源供应。它需要具有用于自主操作的所有必要的传感器，为此开发了五个不同的控制器。第一个，基于Lyapunov理论的姿态控制算法。第二和第三控制器基于PID和LQ技术。比较了这些姿态控制算法。第四种和第五种方法使用逐步后推设计法和滑动模式概念，它们适用于控制姿态。最后，逐步后推设计法作为设计姿态控制的工具来控制高度和位置控制器。这种方法通过了在OS4上进行的飞行实验的验证。
关键词：四旋翼飞行器、动态模型、逐步后推设计法、微型飞行器