毕业论文课题相关文献综述

文献综述

一、选题的目的及意义

一、四旋翼飞行器的概述

四旋翼飞行器也称为四旋翼直升机，国外又称Quadrotor，Four-rotor，4rotorshelicopter，X4-flyer等等，是一种具有四个螺旋桨的飞行器并且四个螺旋桨呈十字形交叉结构，其拥有的四个动力组旋翼通过不同方向旋转而进行飞行、悬停、转向等动作。典型的传统直升机配备有一个主转子和一个尾浆，他们是通过控制舵机来改变螺旋桨的桨距角，从而控制直升机的姿态和位置。四旋翼飞行器与此不同，是通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置。四个旋翼作为直接动力源，对称的分布在主体四个方向，且旋翼处于同一水平面，旋翼半径、规格都相同。由于飞行器是通过改变旋翼转速实现升力变化，这样会导致其动力不稳定，所以需要一种能够长期确保稳定的控制方法。四旋翼飞行器是一种六自由度的垂直起降机，因此非常适合静态和准静态条件下飞行。但是四旋翼飞行器只有四个输入力，同时却有六个状态输出，所以它又是一种欠驱动系统。其优点为螺旋桨小，飞行安全稳当、结构简单、控制灵活、负载能力强、垂直起降等。因此它的用途也非常广泛，在军事上可以进行一些侦查、监视、诱饵、通信中继等工作，在民用方面可以实现大气监测、交通监控、森林防火等功能。

二、四旋翼飞行器控制算法的意义

四旋翼飞行器的飞行控制控制技术是无人机研究的重点之一，它使用了直接力矩，实现六自由度的位置与姿态控制，具有多变量、非线性、强耦合和干扰敏感的特点。此外由于飞行过程中，微型飞行器同时受到多种物理因素的作用，很容易受到气流等外部环境的干扰，模型的准确性和传感器精度也将对控制器性能产生影响，这些使得飞行控制系统的设计变得非常困难。而作为飞行平台自主导航基础的姿态稳定控制，其控制结果对微型控制平台飞行特性的影响至关重要，因此姿态控制是整个飞行控制的关键。微小型的四旋翼飞行器的姿态与位置存在直接耦合关系(俯仰和横滚直接引起机体向前后左右移动）如果能精确地控制飞行器的姿态，那么采用一般控制规律就足以实现其位置与速度的控制。因此，研制既能精确的控制飞行器姿态，又具有较强抗干扰和环境自适应能力的姿态控制器是微小型四旋翼飞行器飞行控制的关键。

二、国内外研究现状综述

近几十年来，随着飞行器性能的不断提高，飞行控制技术也发生了很大的变化，出现了主动控制技术、综合控制技术、自主飞行控制技术等先进的飞行控制技术。对于现代飞机，飞行控制方法的设计主要面临的一个挑战就是多变量特性

（1)多控制面和推力矢量装置；

（2)多传感器，包括角速度率陀螺，加速计，大气数据和惯性导航；