无人机鲁棒跟踪控制器设计及仿真.doc

摘要:四旋翼飞行器在控制领域中的研究是与时俱进的热点话题，无人机具有生产制造耗材价格低，运行使用能量很少、节能环保、使用和放置方便等特点。能完成很多人操控的飞机都完成不了的任务，在各个领域广泛的运用的背后有着很多学者关注并潜心研究，这也是近些年发展如此迅猛的原因，同时也为社会创造出更多的财富推动了经济的发展。相比以前的无人机现在有体积更小，飞的速度更快，材料更结实等诸多实用性特点。

首先，我们对四旋翼飞行器的研究背景与现状进行调查整理得出部分现实存在的研究的重难点以及未来趋势。

其次，对四旋翼飞行器的基本工作原理进行介绍，还有坐标系变换，飞行器运动学模型、动力学模型的建立及其简化。建立一个完整的关于四旋翼飞行器的体系，便于理解。

最后，通过小角度假设和坐标系的转换，得出公式即应用于飞行器控制的。然后分别用 PID、Integral Backstepping方法设计了四旋翼飞行器在旋翼模态下的控制律并对其控制精度、抗干扰性等进行了仿真验证和分析。

关键词：四旋翼飞行器；非线性模型；比例–微分–积分控制器；Backstepping

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论-1

1.1 课题的背景研究的目的及意义-1

1.2 国内外研究现状-1

1.2.1 国外研究现状-2

1.2.2 国内研究现状-3

1.3四旋翼飞行器的发展趋势-4

第2章 四旋翼飞行器的结构、原理及数学模型-6

2.1四旋翼飞行器的机械构造和工作原理-6

2.1.1飞行器的机械结构-6

2.1.2 四旋翼的工作原理-7

2.2四旋翼飞行器的数学模型-9

2.2.1 四旋翼飞行器的坐标转换-9

2.2.2 四旋翼飞行器数学模型的建立-11

第3章 算法设计，仿真及稳定性分析-14

3.1无人机鲁棒跟踪控制算法设计-14

3.2基于Backstepping方法的飞行控制器设计-17

3.2.1反步法理论基础-17

3.2.2仿真结果及稳定性分析-17

第4章 总结-18

参 考 文 献-19

致    谢-20