四旋翼无人飞行器飞行控制方法研究

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4、10356UDC621.3密级公开硕士学位论文MASTERDISSERTATION四旋翼无人飞行器飞行控制方法研究ResearchonFlightControlMethodforQuadrotorUAV作者熊晶晶导师郑恩辉副教授申请学位工学硕士培养单位中国计量学院学科专业控制理论与控制工程研究方向四旋翼无人飞行器二〇一五年三月致谢时间在不停地流失，我曾经向往的研究生涯即将谢幕。回顾一年多的潜心学习和学术研究，不禁有所感慨。借此机会，对曾经给予我无私帮助的老师和朋友表示感谢！首先，我要对我的导师郑恩辉副教授，表示我最由衷的感谢，感谢郑老师在我攻读硕士学位期间对我所付出的心血。

5、记得刚开始接触课题是研一下学期，那时候面对全新的知识，一时间一脸茫然，是郑老师潜心的指导，让我接触到更多的新知识和了解到正确的研究方法，很快就进入课题，兴趣也倍增。攻读硕士期间，最难解决的还是要归结于小论文，记得我刚开始写小论文时，郑老师就严格要求我，论文要投就最好选择国外期刊，当时我是抱着试试的心理，经过半年时间的学术研究，小论文一次次的被拒，一次次的加工修改，是郑老师在旁边耐心地鼓励我，几篇小论文共被拒了不下十次。“论文是修改出来的”这条法则对我和郑老师来说，确实如此。在这里再次的向郑老师表示感谢！另外向中国计量学院在线检测装备校准研究重点实验室孙坚、陈乐、高坚、谢敏和

6、富雅琼等老师及师兄弟们的无私帮助表示感谢！最后，还要感谢我的父母、家人，是他们在精神上和物质上的支持才让我顺利完成了学业。熊晶晶2015年3月四旋翼无人飞行器飞行控制方法研究摘要：近年来，四旋翼无人飞行器应用领域得到快速扩展，尤其军用和民用方面，被用于执行各种任务,而且，其商业化趋势也正在凸显。本课题主要研究了四旋翼无人飞行器的飞行控制方法，针对现有四旋翼无人飞行器飞行控制存在的问题，提出了不同的控制方法。四旋翼无人飞行器动力学数学模型具有欠驱动、强耦合、非线性特点，导致控制器设计难度加大。为了更好地实现四旋翼无人飞行器位置与姿态跟踪控制，同时，缩短稳定时间以及获得确切的滑

7、模切换面系数，本文将模型分解为全驱动和欠驱动两个子系统。主要研究内容如下：（1）采用一种新型鲁棒最终滑模控制设计全驱动子系统的控制器。该方法能够保证状态变量迅速收敛于它们的期望值，缩短稳定时间，从而该子系统的状态变量成为欠驱动子系统的时间常量，强耦合性问题得到改善；采用一种滑模控制设计欠驱动子系统的控制器，该方法能够保证状态变量在有限时间内收敛于它们的期望值，从而整体上实现四旋翼无人飞行器位置与姿态跟踪控制。此外，仿真实验验证了该控制方法的有效性和鲁棒性。（2）采用一种二阶滑模控制设计全驱动与欠驱动子系统的控制器。