摘要四旋翼无人机由于其性能优良，机动性强，续航能力强等众多特点，被广泛应用于国防和民用等方面。本文首先分析了四旋翼无人机的国内外发展现状以及发展前景。接着对无人机进行动力学分析，得出对应的动力学方程并建立其动力学模型。其次针对无人机的动力学模型利用经典PID算法设计线性控制器。随后基于反步法和无人机原始的动力学方程设计非线性控制器。最后对控制器进行设定位置和设定轨迹的仿真，并且在控制器控制器中加入扰动，结果表明所提的控制器拒绝持续扰动，具有良好的跟踪性能和较强的鲁棒性。82892

毕业论文关键词：  四旋翼无人机,  动力学模型,  PID， 反步法,  鲁棒性 

毕业设计说明书外文摘要

Title  Design on Automatic Cruise Optimal Control System of UAV

Abstract Quadrotor UVA is widely used in national defense, civil and other aspects, because of its excellent performance, high flexibility, range capability and many other features。Firstly, this paper analyzes the present situation of the development prospects。Secondly,we accomplish the dynamics analisis and obtain the corresponding dynamical equation。So that,we can creat the dynamical model of the Quadrotor UVA。 Secondly, for the dynamic model of UAV ,this paper use classical PID algorithm to design linear controllers。Furthermore,thie paper use the Backstepping approach based on the nonlinear dynamics of quadrotor to control it。Finally,this paper prepents the simulation of set-point control and trajectory tracking,which show that the proposed controller rejects persisitent disturbances and has good tracking performance and robust performance。

Keywords:Quadrotor UVA,dynamical model, PID,Backstepping,Robust

目  次

1  绪论 1

2　四旋翼无人机建模 3

2。1四旋翼无人机的基本结构和飞行机理 3

2。2四旋翼无人机的数学模型建立 3

2。2。1坐标系之间的转换矩阵 3

2。2。2数学模型建立 5

2。3本章小结 7

3　无人机控制器设计 8

3。1　无人机的状态方程 8

3。2　PID控制器设计 9

3。2。1控制器总体结构 9

3。2。2PID姿态控制器 10

3。2。3PID高度控制器 11

3。2。4PID位置控制器 11

3。3　反步法设计控制器 12

3。3。1反步法设计姿态控制器 12

3。3。2反步法设计高度控制器 13

3。3。3反步法设计位置控制器 14

3。4控制 16

3。5本章小结 18

4　控制器仿真与分析 19

４。1无扰动控制结果 19

４。2加噪声仿真结果 23

４。3本章小结 27

结  论 28

致　谢 29

参 考 文 献