微小型四旋翼无人机的位置控制毕业设计.doc

　　　　目         录
   
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 无人机的分类 1
1.3 国内外四旋翼无人机研究现状与发展趋势 2
1.3.1 国外研究现状 2
1.3.2 国内研究现状 3
1.4 无人机的主要控制方法 5
1.5 本文研究的主要内容 6
2 控制对象介绍 7
2.1 设计目标 7
2.2控制系统结构设计 7
2.2.1硬件总体设计 8
2.2.2软件总体设计 8
2.3 控制系统功能设计 9
2.3.1 导航系统 9
2.3.2 通信系统 10
2.3.3 电源系统 10
2.3.4 控制器选型 10
2.4 四旋翼无人机的飞行原理 11
3 数学建模 12
3.1 无人机高度的建模 12
3.1.1 动力学建模 12
3.1.2 纯滞后环节的线性化 13
3.2 无人机坐标X的建模 16
3.2.1 动力学建模 16
3.2.2 纯滞后环节的线性化 17
4 控制理论 18
4.1 控制发展概况 18
4.2 控制的应用范围和优点 19
4.3 控制的现实意义 20
4.4 参数整定方法概述 21
4.5 控制的基本原理 22
5 四旋翼无人机的位置控制器设计 23
5.1 无人机高度的控制器设计 24
5.1.1 经典控制算法 24
5.1.2 控制器设计 24
5.1.3 控制结构概要分析 25
5.2 无人机坐标的控制器设计 26
5.2.1 控制结构概要分析 26
6 总结和展望 28
6.1 总结与分析 28
6.2 前景与展望 29
参考文献 29
致谢 31
Abstract 32

微小型四旋翼无人机的位置控制

摘要：本文采用了PID控制方法来实现微小型四旋翼无人机的位置控制。首先研究四旋翼无人机的飞行原理，通过对该飞行器的动力学和运动学建模，推导得出各个坐标方向上的传递函数。接着，考虑到所使用的传感器在收集数据时会产生延迟，通过对Pade一次延迟型逼近法研究，对该延迟环节进行线性化，并通过Matlab仿真对其进行优化，得出最终的传递函数。
然后，利用PID控制理论设计微小型四旋翼无人机的位置控制器，并利用Matlab工具下的Simulink分别搭建三个位置坐标（x,y,z)的PID控制结构图，并对其进行Simulink仿真，得出各位置坐标的阶跃响应曲线，最后再对得到的仿真结果进行性能评价。

关键词： 微小型四旋翼无人机；位置控制；Pade一次延迟法；PID控制；Simulink仿真