目         錄
   
1 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 無人機的分類 1
1.3 國內(nèi)外四旋翼無人機研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 2
1.3.1 國外研究現(xiàn)狀 2
1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 3
1.4 無人機的主要控制方法 5
1.5 本文研究的主要內(nèi)容 6
2 控制對象介紹 7
2.1 設(shè)計目標(biāo) 7
2.2控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 7
2.2.1硬件總體設(shè)計 8
2.2.2軟件總體設(shè)計 8
2.3 控制系統(tǒng)功能設(shè)計 9
2.3.1 導(dǎo)航系統(tǒng) 9
2.3.2 通信系統(tǒng) 10
2.3.3 電源系統(tǒng) 10
2.3.4 控制器選型 10
2.4 四旋翼無人機的飛行原理 11
3 數(shù)學(xué)建模 12
3.1 無人機高度的建模 12
3.1.1 動力學(xué)建模 12
3.1.2 純滯后環(huán)節(jié)的線性化 13
3.2 無人機坐標(biāo)X的建模 16
3.2.1 動力學(xué)建模 16
3.2.2 純滯后環(huán)節(jié)的線性化 17
4 控制理論 18
4.1 控制發(fā)展概況 18
4.2 控制的應(yīng)用范圍和優(yōu)點 19
4.3 控制的現(xiàn)實意義 20
4.4 參數(shù)整定方法概述 21
4.5 控制的基本原理 22
5 四旋翼無人機的位置控制器設(shè)計 23
5.1 無人機高度的控制器設(shè)計 24
5.1.1 經(jīng)典控制算法 24
5.1.2 控制器設(shè)計 24
5.1.3 控制結(jié)構(gòu)概要分析 25
5.2 無人機坐標(biāo)的控制器設(shè)計 26
5.2.1 控制結(jié)構(gòu)概要分析 26
6 總結(jié)和展望 28
6.1 總結(jié)與分析 28
6.2 前景與展望 29
參考文獻 29
致謝 31
Abstract 32

微小型四旋翼無人機的位置控制

摘要：本文采用了PID控制方法來實現(xiàn)微小型四旋翼無人機的位置控制。首先研究四旋翼無人機的飛行原理，通過對該飛行器的動力學(xué)和運動學(xué)建模，推導(dǎo)得出各個坐標(biāo)方向上的傳遞函數(shù)。接著，考慮到所使用的傳感器在收集數(shù)據(jù)時會產(chǎn)生延遲，通過對Pade一次延遲型逼近法研究，對該延遲環(huán)節(jié)進行線性化，并通過Matlab仿真對其進行優(yōu)化，得出最終的傳遞函數(shù)。
然后，利用PID控制理論設(shè)計微小型四旋翼無人機的位置控制器，并利用Matlab工具下的Simulink分別搭建三個位置坐標(biāo)（x,y,z)的PID控制結(jié)構(gòu)圖，并對其進行Simulink仿真，得出各位置坐標(biāo)的階躍響應(yīng)曲線，最后再對得到的仿真結(jié)果進行性能評價。

關(guān)鍵詞： 微小型四旋翼無人機；位置控制；Pade一次延遲法；PID控制；Simulink仿真