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1、专业学位硕士研究生学位论文新疆大学论文题目(中文)：小型四旋翼无人机姿态控制研究论文题目(外文)：Theattitudecontrolresearchofsmallquad-rotorUAV研究生姓名：陈睿学位类别：专业学位专业名称：机械工程导师姓名职称：吴金强（副教授）袁亮（教授）论文答辩日期年月日学位授予日期年月日新疆大学硕士研究生学位论文摘要小型四旋翼无人机（UAV）是一种微小型、性能优良的VTOL(垂直起降)直升机，它具有成本低、尺寸小，机动灵活、不易损坏，起飞速度快、对起降场地要求低,维护简单、续航能力强等许多特点，在执行完成侦查报知、航拍、搜索、抢险救灾、情报获取等方面的应用上具有
2、明显的优势。因而在国防、民用、商用等领域的应用广泛并具有优良的发展前景。对其控制方法的研究将是世界上对无人机研究的重要发展分支之一，具有重要意义。本文以小型四旋翼无人机为平台，首先对四旋翼无人机的研究发展史进行了回顾，然后对无人机的机械结构和飞行原理进行了介绍，在理想状况下对无人机系统实现了建模处理，并进一步对数学模型进行了简化，运用状态空间模型在MATLAB/Simulink中进行了仿真，从而验证模型的准确性。此外，本文选取了PID控制，通过对比单一、并联PID和串联PID控制器，证明了设计的串联PID控制器性能上具有明显的优势，为了加强系统的抗干扰能力，引入了EKF(扩展卡尔曼滤波)在系统
3、和传感器产生噪声的情况下对噪声具有良好的抑制作用。最后对无人机系统提出了系统设计方案，选用STM302f405飞控板，对控制进行了模块化处理，设计了控制软件结构流程。作为一个开源项目，进行了硬件的选取，软件代码的编写，在飞机的调试和飞行过程中，所涉及的控制算法能在所选取设计的软硬件作用良好，满足要求。关键词：四旋翼；姿态控制；串联PID；EKF；动力学模型I新疆大学硕士研究生学位论文AbstractSmallfourrotorunmannedaerialvehicle(UAV)isakindofminiature,goodperformanceofVTOL(verticaltake-offan
4、dlanding)helicopters,ithasmanycharacteristics,suchaslowcost,smallsize,flexible,noteasilydamaged,hightake-offspeed,lowrequirementtothelandingsite,simplemaintenance,strongbatterylifeandsoon,andobviousadvantagesonexecutionofcompleteinvestigationreport,aerial,search,rescueandrelief,intelligenceandothera
5、pplicationaspects.Thusithaswellapplicationinthefieldofnationaldefense,civilandcommercialapplicationsandhasagoodprospectfordevelopment.ThestudyofitscontrolmethodswillbeoneoftheimportantembranchmentofUAVintheworld,whichisofgreatsignificance.BasedonsmallfourrotorUAVasaplatform,thispaper,firstofall,revi
6、ewedthestudyoffourrotorUAVdevelopment,thenintroducedthemechanicalstructureandflightprincipleoftheUAV,themodelingprocessofUAVsystemhasrealizedinanidealsituationandthemathematicalmodelsimplified,statespacemodelsweresimulatedinMATLAB/Simulinktoverifytheaccuracyofthemodels.Inaddition,thisarticleselectst
7、hePIDcontrol,throughcomparingsingle,parallelPID,cascadePIDcontroller,andprovedthatthedesignoftheseriesontheperformanceofthePIDcontrollerhastheobviousadvantage,inordertostrengthentheanti-interferenceab
