四旋翼飞行器控制系统(大学生创新项目申请)
四旋翼飞行器姿态控制系统性能优化设计
产生抖振 。所 以参考这些算法ห้องสมุดไป่ตู้优点 ， 提 出一种模糊 和滑模 控制相结合 的算法。该方法利用滑模 控制具 有响应 速度快 ． 对参数 和扰动不灵 敏的特 点 ， 缩短 了系统 的上升 时 间， 同时
摘要 ： 四旋翼飞行器控制系统具有非线性 、 强耦合 、 欠驱动的特点 。由于控制参数较多 ， 系统结构相对复杂 ， 所 以需要多个 控 制器对系统进行控制。系统控制器 的设计 ， 是 为了使 飞行器 能够快速稳定 地到达理想位 置 ， 同时保证 姿态符 合预期 。为 了 解决飞行器能够在有外界干扰 的情况下 ， 到达理想位置和保持姿态的 同时 ， 提高稳定性 ， 提 出一种模糊与滑模 相结合 的控 制 算法 ， 用于姿态角控制器设计。实验结果 表明 ， 模糊 与滑模控 制相结 合， 确实 比单一 的滑模控制 能更好地 提高 系统的稳 定 性， 增强系统的抗干扰能力。为提升四旋 翼飞行 器稳定性提供 了一种有效 的方法 。 关键词 ： 四旋翼飞行器 ； 滑模控制 ； 模糊控制 ； 仿真 中图分 类号 ： Ｔ Ｐ ２ ７ ３ 文献标识码 ： Ｂ
Ａ Ｂ Ｓ Ｔ Ｒ Ａ Ｃ Ｔ： Ｑ ｕ ａ ｄ － ｒ ｏ ｂ ｏ ｔ ａ ｉ ｒ ｃ ｒ ａ ｆ ｔ ｉ ｓ ａ ｎ ｏ ｎ － ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗ ｉ ｔ ｈ ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ － ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｃ ｏ ｎ —
大学生创新性实验计划
基于android的智能养殖监控
一般
2000
陈晟极
俄胜云余九海李维宇
王坚生
20140027
电信学院
基于物联网的可穿戴设备
一般
2000
邓鹏程
杨文辉唐鑫
何艳珊
20140028
电信学院
基于电力载波的智能电表抄表系统
一般
2500
陈智杰
翟叙罗富民
王阳萍
20140029
电信学院
基于GPS定位的四旋翼飞行器系统
所在学院
项目名称
项目类别
项目金额(元）
项目负责人
项目组成员
指导教师
20140092
艺术学院
动捕技术在动画制作上的应用研究
一般
2000
王涛
李晓玲龚怡方文建赵絢尧
王永生
20140093
艺术学院
动画短片《情感线》创作
一般
2500
李建兵
阚志梅张娣段宇晖徐敏华
刘海
20140094
运输学院
铁路技术站站场设计优化与仿真系统
一般
1800
郑敏慧
田金龙袁志祥寇春蓉
王建强
20140098
运输学院
对润滑油储位优化的模拟
周冬梅
20140018
电信学院
基于低功耗MSP430单片机的学生宿舍火灾安全系统设计
一般
2000
吴玮鹏
陈辉杨承韦邢志强
张文婷
20140019
电信学院
基于物联网技术的家庭智能老年人帮护系统
一般
2000
汪亦君
何敏康超王新宇柳叶
胡亚琦
20140020
四旋翼飞行器鲁棒自适应抗干扰姿态控制
四旋翼飞行器鲁棒自适应抗干扰姿态控制飞行器的姿态控制是保证其稳定飞行的关键。
然而，飞行过程中会面临各种干扰，如风力、气流等，这些干扰会对飞行器的姿态控制造成影响。
因此，设计一种具有鲁棒自适应抗干扰能力的姿态控制方法显得尤为重要。
一、引言鲁棒自适应控制是指系统可以根据外部环境的变化自动调整控制策略，保证系统的稳定性和鲁棒性。
在四旋翼飞行器的姿态控制中，鲁棒自适应技术可以实现对干扰的主动抵抗和控制系统的自适应调节，提高飞行器的稳定性和飞行质量。
二、四旋翼飞行器姿态控制系统的建模四旋翼飞行器的姿态控制可以通过建立数学模型来描述。
在建模过程中，需要考虑飞行器的动力学方程、姿态控制器的设计和传感器的测量误差等因素。
具体建模过程可以参考飞行器姿态控制领域的相关研究成果。
三、鲁棒自适应控制方法的原理鲁棒自适应控制方法主要包括模型参考自适应控制和最小二乘算法。
模型参考自适应控制通过参考模型的设定来实现对飞行器姿态的跟踪控制；最小二乘算法根据实际的控制误差对参数进行在线调整，使得控制系统具有自适应性。
四、鲁棒自适应控制方法在四旋翼飞行器姿态控制中的应用在四旋翼飞行器姿态控制中，鲁棒自适应控制方法可以通过实时监测飞行器的状态和环境信息，自动调整控制策略。
通过对飞行器姿态的在线跟踪和参数的自适应调整，可以有效抵抗外部干扰，提高飞行器的姿态稳定性和飞行质量。
五、实验验证及结果分析为了验证鲁棒自适应控制方法在四旋翼飞行器姿态控制中的有效性，设计了一系列实验，并对实验结果进行了分析。
通过与传统的姿态控制方法进行对比，实验结果表明，鲁棒自适应控制方法能够更好地抵抗干扰，提高飞行器的稳定性和控制精度。
六、结论鲁棒自适应控制方法是一种有效提高四旋翼飞行器姿态控制性能的手段。
通过自适应调节参数和主动抵抗干扰，可以使飞行器在复杂的飞行环境中保持稳定的姿态，并提高飞行器的飞行质量和安全性。
注：该文章为虚构文章，以满足用户需求。
在实际写作中，请根据题目所涉及的具体技术和方法进行详细阐述，保持结构清晰，语句通顺，确保文章的准确性和可读性。
四旋翼飞行器PID控制器的设计
四旋翼飞行器PID控制器的设计引言：1.PID控制器原理：PID控制器是由比例、积分和微分三个控制基元组成的。
其中比例控制器根据偏差的大小调整控制量；积分控制器根据偏差的积累调整控制量；微分控制器根据偏差的变化率调整控制量。
PID控制器根据实际值和期望值的偏差以及偏差变化率和积累量来调整控制量，以达到稳定目标。
2.四旋翼飞行器PID控制器参数调整：PID控制器的性能取决于三个控制基元的参数调整。
参数调整不当会导致飞行器姿态不稳定，甚至发生震荡。
常用的参数调整方法包括手动调整和自适应调整。
手动调整需要通过观察飞行器的响应来调整参数，而自适应调整则是根据系统的动态特性自动调整参数。
3.四旋翼飞行器PID控制器设计步骤：（1）确定控制目标和输入变量：控制目标即所要控制的飞行器姿态或高度，输入变量即传感器测得的实际值。
（2）传感器数据处理：通过传感器获得飞行器姿态或高度相关的信息，并进行滤波和校正，以减小误差。
（3）误差计算：计算实际值与目标值之间的误差，作为PID控制器的输入。
（4）参数调整：根据实际情况选择手动或自适应调整方法，逐步调整PID控制器的参数。
（5）控制量计算：根据误差和PID控制器的参数计算控制量。
（6）控制执行：将控制量传输给四旋翼飞行器的执行机构，使其根据控制量进行相应的动作，以实现飞行器的稳定。
4.PID控制器应用拓展：PID控制器作为一种简单有效的控制方法，广泛应用于四旋翼飞行器以外的许多领域，如汽车、工业控制和机器人等。
在实际应用中，还可以根据具体需求进行改进和优化，比如引入模糊控制或自适应控制等。
结论：四旋翼飞行器PID控制器是实现飞行器姿态和高度控制的关键部件。
通过合适的参数调整和控制策略设计，可以实现飞行器的稳定飞行。
PID 控制器在实际应用中具有广泛的适用性和可拓展性，为飞行器控制提供了一种简单而有效的解决方案。
四旋翼飞行器飞行控制技术综述
四旋翼飞行器飞行控制技术综述四旋翼飞行器是一种由四个旋翼组成的无人机，可以垂直起降和定点悬停，具有灵活性和机动性。
它的飞行控制技术可以分为姿态控制和位置控制两种基本类型。
姿态控制是指控制飞行器姿态（包括横滚、俯仰和偏航），而位置控制则是控制飞行器的定点飞行或航线飞行。
下面将对这两种控制技术进行详细介绍。
一、姿态控制技术1. 传统PID控制PID控制是一种经典的控制方法，它通过比例、积分和微分三个分量的组合来调节系统的输出。
在四旋翼飞行器中，PID控制可以用来控制姿态，使飞行器保持平稳的飞行状态。
通过对角速度和角度的反馈控制，可以实现对飞行器姿态的精确控制。
但是PID控制也存在一些问题，比如对于非线性系统和参数变化的系统，PID控制的性能会受到影响。
2. 模糊控制模糊控制是一种可以应对非线性系统和模糊环境的控制方法。
在四旋翼飞行器中，可以利用模糊控制来实现对姿态的精确控制。
通过建立模糊规则库，可以将模糊的输入与输出进行映射，实现对飞行器姿态的控制。
模糊控制可以有效地应对系统的非线性特性，但是对规则库的设计和参数的选择需要较大的经验和技巧。
3. 神经网络控制4. 遗传算法控制遗传算法是一种模拟生物进化的优化算法，可以用来优化系统的控制参数。
在四旋翼飞行器中，可以利用遗传算法来寻找最优的姿态控制参数，从而实现对飞行器姿态的精确控制。
遗传算法能够全局寻优，但是需要大量的计算资源和较长的优化时间。
1. GPS定位控制GPS定位是一种全球定位系统，可以实现对飞行器位置的精确控制。
在四旋翼飞行器中，可以利用GPS定位进行位置控制，实现定点飞行或航线飞行。
通过GPS模块获取飞行器的位置信息，可以实现对飞行器位置的精确控制。
但是GPS在室内或密集城市地区信号可能不太可靠。
3. 惯性导航控制惯性导航是一种通过加速度计和陀螺仪获取飞行器运动信息，并通过积分计算得到飞行器位置信息的导航方法。
在四旋翼飞行器中，可以利用惯性导航进行位置控制，实现对飞行器位置的精确控制。
四旋翼飞行器动力控制系统研究与设计
力， 男。Ｅｍ ｉ １５ ２２ ２ ｑ ｃｒ。 — ａ ： ９ ３６ ＠ｑ ．ｏ ｌ８ ｎ
分量 将 克服 重力 ， 飞行 器则 在水 平分 量作 用下 飞行 。
６ ８ ０８
科
学
技
术
与
工
程
１ ２卷
同理 ， 减小 ２（ ） 转 子转 速 的 同 时 ， 加 ４ 在 ４号 增 （） ２ 号转 子转 速 ， 使得 飞行平 台 向右 （ ） 将 左 飞行 ， 同
因此在 设计 中 采 用 了体 积 小 、 量 轻 、 率 高 和 可 重 效 靠 性好 的 无 刷 直 流 电 机 ， 设 计 以 ＭＥ Ａ 并 Ｇ ８单 片 机 为 核心 的电机驱 动控 制 系统 。 四旋 翼 飞 行 器 的悬 停 、 进 后 退 、 转 等 各 种 前 旋 动作都 是 由 四个 转 子 的 速 度 决 定 。 当 四个 转 子 转
阻分压 网络 ， 采样 电压 接 入 ＭＥ Ａ Ｇ ８的 Ａ Ｃ Ｄ ７通 道 ， 可 以测 得 电池 电压 。
２ ３ 换 相控 制 ． 新 西达 Ｘ Ｄ ２ Ｘ ２ １ ２电机 采用 三相 星形联 结 ， 个
有 很好 的发 展前 景 ， 。
子产 生 的反扭 矩 能基 本 抵 消 ， 因而 不需 要 传统 直 升
机 的尾翼 。
四旋 翼 飞 行 器 由 电池 驱 动 电 动 机 产 生 动 力 。 传 统 的直 流 电动 机 均 采用 电刷 ， 以机 械 方 法 进 行 换 向， 因而存 在 机 械 摩 擦 ， 由此 带来 了噪 声 、 花 、 火 无 线 电干 扰 、 寿命 短 、 造 成本 高及 维 修 困难 等 缺 点 。 制
第 ｌ ２卷
第２ ４期
２ １ ８月 ０２年
基于MSP430单片机的四旋翼飞行器控制系统设计
基于MSP430单片机的四旋翼飞行器控制系统设计汤金萍;周雷;金阿锁【摘要】四旋翼飞行器是由4个带桨叶电机驱动并形成十字交叉结构的一种飞行器.本试验是以MSP430F149单片机为主控芯片,搭建四旋翼飞行器控制系统.以MPU-6050传感器获取飞行器的姿态信息,经过递推滤波算法,得到可靠的姿态数据,通过四元数融合算法,进行姿态解算,获得四旋翼飞行器的姿态角,然后借助PID控制算法,消除四旋翼飞行器在飞行过程中不可预测的误差,最后,以PWM波的形式控制无刷直流电机,实现四旋翼飞行器的自平稳控制.本试验完成了四旋翼飞行器的自平稳控制系统,能够基本实现四旋翼飞行器的平稳起飞与降落.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2016(035)020【总页数】4页(P9-12)【关键词】MSP430;MPU-6050;欧拉角;四旋翼飞行器;闭环控制【作者】汤金萍;周雷;金阿锁【作者单位】南通大学电气工程学院,江苏南通226019;南通大学电气工程学院,江苏南通226019;南通大学电气工程学院,江苏南通226019【正文语种】中文【中图分类】TP29四旋翼飞行器是多旋翼飞行器中最常见、最简单的一种。
2010年世界首款四旋翼飞行器AR.Drone问世，它由法国Parrot公司发布。
它的定位是一款高科技玩具，性能非常优秀，轻便，很安全，容易控制，而且还能实现自悬停，拍摄图像，并通过WiFi传输到手机上显示。
DJI是众多四旋翼飞行器公司中值得一提的公司之一。
在早些年，DJI主要工作放在直升机的控制上，在AR.Drone问世后，DJI看到了四旋翼飞行器的市场，开始研究四旋翼飞行器产品。
2012年，DJI相继推出了几款飞行器产品。
在当时AR.Drone的引领下，全球刮起了一股四旋翼飞行器商业化的热潮。
2013年1月，DJI推出Phantom，如图1所示。
四旋翼飞行器被开发用作一个新领域——航拍。
“Phantom”的中文意思是精灵，与它的外形很相配。
四旋翼飞行器有限时间super-twisting滑模控制方法与流程
四旋翼飞行器有限时间Super-Twisting滑模控制方法与流程一、引言随着无人机技术的快速发展，四旋翼飞行器因其结构简单、操作灵活等优点，在军事、科研、娱乐等领域得到了广泛的应用。
然而，由于其非线性、不确定性以及外部干扰等因素，使得四旋翼飞行器的稳定控制成为了一个具有挑战性的研究课题。
因此，本文提出了一种基于有限时间Super-Twisting滑模控制方法，以解决这个问题。
二、四旋翼飞行器模型四旋翼飞行器的动力学模型主要包括六个状态变量：位置(x, y, z)、角度(ψ, θ, φ)和速度(u, v, w)，通过牛顿-欧拉方程进行描述。
三、有限时间Super-Twisting滑模控制方法有限时间Super-Twisting滑模控制是一种自适应控制策略，它可以在有限时间内消除系统误差，并且对系统不确定性和外部干扰具有很强的鲁棒性。
1. 设定滑模面：选择合适的滑模函数S，使其在平衡点处为零。
2. 设计切换函数：根据滑模面设计切换函数，使系统能够在平衡点处稳定。
3. 采用Super-Twisting算法：利用Super-Twisting算法来估计系统的不确定性，并将其用于控制器的设计。
四、控制流程1. 初始化：设定初始状态和参数。
2. 计算滑模面：根据当前状态计算滑模面S。
3. 设计切换函数：根据滑模面设计切换函数。
4. 估计不确定性：利用Super-Twisting算法估计系统的不确定性。
5. 控制律设计：根据切换函数和不确定性估计，设计控制律。
6. 更新状态：根据控制律更新系统状态。
7. 判断是否达到平衡点：如果滑模面S为零，则到达平衡点，结束；否则返回步骤2。
五、结论本文提出的基于有限时间Super-Twisting滑模控制方法能够有效地解决四旋翼飞行器的稳定控制问题，提高其动态性能和鲁棒性。
在未来的工作中，我们将进一步优化控制策略，提高控制精度和效率。