MATLAB四旋翼飞行器控制系统设计

摘   要：四旋翼飞行器是一种构架稳固,控制方便，具备科研意义的一种飞行器，在很多领域都有广泛的应用。为了解决飞行器的飞行控制问题，论文建立了完整的四旋翼飞行器动力学模型，论文中在建立其模型时，主要依靠已有的相关成熟技术与经验，通过数学公式的推导，最终建立了数学模型。论文在动力学模型的基础上，设计出了可以使飞行器飞行稳定的PID控制器，通过MATLAB/SIMULINK仿真软件对所设计的PID控制器进行了仿真验证，仿真结果表明：在所设计的PID控制器参数下，可以使系统达到快速、稳定要求，并且在干扰信号的作用下，所设计的控制器最终也能使系统稳定。仿真结果验证了控制器的有效性。38919
毕业论文关键词：四旋翼飞行器；PID控制；数学模型；MATLAB/SIMULINK
Design of Quadotor Aircraft Control System
Abstract: Quadotor aircraft control system is a kind of architecture firm, easy to control, and has the research significance of an aircraft, in many fields have a range of applications. In order to solve the flight control problem of quadotor aircraft,the paper establishes a complete for-rotor aircraft dynamics model.When establishing its model, mainly rely on the relevant existing mature technology and experience to push through a mathematical formula, the eventual establishment of a mathematical model. On the basis of kinetic model, designing PID controller that can make the aircraft fly stable, through the MATLAB/SIMULINK software,to prove the PID controller.The simulation results show that in the PID controller designed, it allows the system to achieve rapid, stable requirements, and under the influence of the interference signal, the controller designed ultimately make the system table. Simulation results show the effectiveness of the controller.
KeyWords: quadrotor aircraft; PID control; dynamic model;MATLAB/SIMULINK
目    录
摘   要    1
引言    2
1. 绪论    2
1.1 课题研究的背景与意义    2
1.2 四旋翼飞行器发展历史    2
1.3 国内外研究情况    3
2. 数学建模    4
2.1 四旋翼飞行器原理介绍    4
2.2 飞行器姿态表示    6
2.3四旋翼飞行器的动力学模型建立    10
3. 四旋翼飞行器控制系统设计    12
3.1 PID控制器基本原理    12
3.2 PID的姿态控制器设计    13
3.3 PID算法仿真与分析    18
4. 结论    21
参考文献    22
致谢    23
四旋翼飞行器控制系统设计引言
21世纪里，无人机在战争中的作用越来越受到关注。因为无人机可以在战争中代替人们执行一些危险的任务，如侦查、勘测等。不仅如此，无人机在其他方面，也有着举足轻重的作用。因此，为了更好的研究无人机技术，四旋翼飞行器也越来越被人们开始重视，并进行了大量的研究。其中最为关键的是控制系统的设计，因为研究四旋翼飞行器时，首先要建立其模型，往常人们建立模型的时候，通常将其线性化，但实际中，飞行器的数学模型是非线性，这就给飞行器的控制带来误差和影响。因此，对其构建一个精确的数学模型，是分析和研究该控制系统的关键。
1. 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
近几年，在各个领域里，四旋翼飞行器[1-3]都是重点被研究的对象，具有广阔的应用前景。微型飞行器的主要优点包括：造价低，可以代替人类执行危险人物，操作灵活等。在微型四旋翼飞行器的相关技术中，控制系统的算法是最为重要的方面，也是迄今为止最难解决的问题之一。平常人们建立系统模型的时候，一般将其线性化，但飞行器的数学模型是非线性，这就给飞行器的控制带来误差和影响，因此，它的控制精度和控制能力比较偏弱。四旋翼通过控制四个马达，改变四个马达的输出，实现了多种运动方式。如今，四旋翼飞行器的身影在战争中、危险任务中、侦查与勘探中频频出现。 MATLAB四旋翼飞行器控制系统设计 :http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_38005.html