中文摘要多旋翼无人飞行器是指在机身周围对称分布多个对称旋翼，并由其产生升力的非载人飞行器，近年在众多领域受到广泛运用。由于是自主控制，其自动控制技术成为飞行器研究的主要内容，本课题集中解决其飞行过程中的姿态控制问题。为了解决这一问题，本文以四旋翼飞行器为例，对其进行动力学建模，搭建完整的飞行器动力学结构模型，并运用PID控制算法设计控制器，对飞行器的三个姿态角：俯仰角、滚转角、偏航角进行控制，并利用MATLAB/Simulink模块进行仿真。仿真实验结果证明模型效果良好，符合实际，PID控制器控制飞行器的飞行姿态有效，达到了预期目标。82580

毕业论文关键词：多旋翼 无人机 动力学建模 姿态控制 PID

毕业设计说明书外文摘要

Title  The PID attitude control system of Multi-rotor aircraft

Abstract The multi-rotor aircraft is defined as the aircraft which has more than four airscrew symmetric distributed, it has simple structure and flexible control。 It is wildly used in many field these years。 As this kind of aircraft has no man driving, its automatic control system becomes important。 The paper focus on research a attitude control system used on the aircraft。 To realize the purpose, we firstly make the dynamics model, and then use the PID algorithm to control the three angle: pitch、roll and yaw angle。 Lastly we simulate the model in Matlab/Simulink。 The result of simulation show that the model is pretty well and the PID control system is turned out to be effective。

Keywords  Multi-rotor aircraft  PID  attitude control 

目   次

1。  引言 1

1。1 研究背景和意义 1

1。2 国内外研究现状 1

1。3 论文组织结构 3

2。  相关基础知识 4

2。1 四旋翼飞行器的结构与控制原理 4

2。2 飞行器建模 4

2。2。1 坐标系的建立 5

2。2。2 模型的简化 6

2。3 仿真环境 6

2。4 PID控制器 6

2。5 本章小结 7

3。  动力学建模 8

3。1 电动机建模 8

3。2 旋翼动力学建模 9

3。3 模型简化 10

3。4 本章小结 11

4。  系统仿真 12

4。1 系统设计 12

4。1。1需求分析 12

4。1。2系统模块构成 12

4。2 模块设计 13

4。2。1操纵分配模块 13

4。2。2电机仿真 14

4。2。3飞行器动力学模块 15

4。2。4角速率增稳 19

4。3 PID控制器设计 20

4。3。1设计及调试 20

4。3。2仿真结果 24

结  论