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《基于模糊pid算法的小型四旋翼无人飞行器控制系统设计设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、摘要摘要四旋翼飞行器是一种四螺旋桨驱动的、可垂直起降的飞行器，这种结构被广泛用于微小型无人飞行器的设计，可以应用到航拍、考古、边境巡逻、反恐侦查等多个领域，具有重要的军用和民用价值。四旋翼飞行器同时也具有欠驱动、多变量、强耦合、非线性和不确定等复杂特性，对其建模和控制是当今控制领域的难点和热点话题。 本次设计对小型四旋翼无人直升机的研究现状进行了细致、广泛的调研，综述了其主要分类、研究领域、关键技术和应用前景，然后针对圆点博士的四旋翼飞行器实际对象，对其建模方法和控制方案进行了初步的研究。 首先，针对四旋翼飞行器
2、的动力学特性，根据欧拉定理以及牛顿定律建立四旋翼无人直升机的动力学模型，并且考虑了空气阻力、转动力矩对于桨叶的影响，建立了四旋翼飞行器的物理模型；根据实验数据和反复推算，建立系统的仿真状态方程；在Matlab环境下搭建了四旋翼飞行器的非线性模型。选取四旋翼飞行器的姿态角作为控制对象，借助Matlab模糊工具箱设计了模糊PID控制器并依据专家经验编辑了相应的模糊规则；通过仿真和实时控制验证了控制方案的有效性，并在此控制方案下采集到了输入输出数据；利用单片机编写模糊PID算法控制程序，实现对圆点博士四旋翼飞行器实物的姿态
3、控制。本设计同时进行了Matlab仿真和实物控制设计，利用模糊PID算法，稳定有效的对四旋翼飞行器的姿态进行了控制。 关键词：四旋翼飞行器；模糊PID；姿态控制Ⅰ目录AbstractQuadrotorUAVisafourpropellerdriven,verticaltake-offandlandingaircraft,thisstructureiswidelyusedinmicrominiunmannedaerialvehicledesignandcanbeappliedtomultipleareasofaeri
4、al,archaeology,borderpatrol,anti-terrorisminvestigation,hasimportantmilitaryandcivilvalue.QuadrotorUAVisacomplicatedcharacteristicofthecomplicatedcharacteristicssuchasthelessdrive,themultivariable,thestrongcoupling,thenonlinearandtheuncertainty,andthedifficulty
5、andthehottopicinthecontrolfield.ResearchstatusofthedesignofsmallquadrotorUAVweredetailedandextensiveresearch,summarizedthemainclassification,researchareas,keytechnologyandapplicationprospectofandaccordingtoDr.dotquadrotoractualobject,themodelingmethodandcontrol
6、schemewerepreliminarystudy.First,forthedynamiccharacteristicsofquadrotorUAV,dynamicmodelofquadrotorUAVisestablishedaccordingtothetheoremofEulerandNewton'slaws,andconsidertheairresistanceandrotationtorquefortheeffectsofblade,theestablishmentofthephysicalmodeloft
7、hequadrotorUAV;rootaccordingtoexperimentaldataandrepeatedcalculation,theestablishmentofsystemsimulationequationofstate;undertheMATLABenvironmentbuiltthenonlinearmodelofthequadrotorUAVSelecttheattitudeofthequadrotorangleasthecontrolobject,withthehelpofmatlabfuzz
8、ytoolboxtodesignthefuzzyPIDcontrollerandaccordingtoexperienceofexpertstoeditthecorrespondingfuzzyrules;throughthesimulationandreal-timecontrolverifytheeffectivenessofthecont
