基于粒子群參數(shù)優(yōu)化的四旋翼飛行器控制器設(shè)計(jì)研究.pdf

1、近年來(lái)四旋翼飛行器的應(yīng)用范圍在不斷的擴(kuò)大，為人們的生活帶來(lái)了很多的便利。由于四旋翼飛行器的線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和角運(yùn)動(dòng)存在特殊的耦合關(guān)系，使得四旋翼飛行器的姿態(tài)一旦發(fā)生變化就會(huì)直接影響其位置的改變，因此為了使四旋翼飛行器能夠穩(wěn)定的飛行，對(duì)四旋翼飛行器的姿態(tài)研究是非常重要的。
　　本文是對(duì)四旋翼飛行器姿態(tài)控制進(jìn)行研究的。首先由牛頓歐拉定理建立四旋翼飛行器的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型，通過(guò)對(duì)四旋翼飛行器的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型解耦，建立簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)模型，這一部分主要著重

2、于四旋翼飛行器是否能達(dá)到給定的角度值和高度值的控制效果。然后用拉普拉斯變換得到各姿態(tài)角的傳遞函數(shù)，通過(guò)兩種控制器設(shè)計(jì)進(jìn)行比較分析。而后通過(guò)粒子群算法優(yōu)化這兩種控制器的參數(shù)。
　　本文研究的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)將四旋翼飛行器看作剛體，以地面坐標(biāo)系為準(zhǔn)建立四旋翼飛行器的機(jī)體坐標(biāo)系，然后再根據(jù)牛頓歐拉定理建立四旋翼飛行器動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型，根據(jù)假設(shè)的條件，簡(jiǎn)化其數(shù)學(xué)模型。
　　(2)對(duì)四旋翼飛行器動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型

3、解耦，設(shè)計(jì)PID控制器，并加入干擾性，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)控制器的魯棒性。
　　(3)結(jié)合分?jǐn)?shù)階微積分理論，設(shè)計(jì)了分?jǐn)?shù)階PID控制器，并將該控制器的控制結(jié)果與PID控制器的控制結(jié)果進(jìn)行比較分析。由于分?jǐn)?shù)階PID控制器結(jié)合了分?jǐn)?shù)階微積分理論，在控制性能方面優(yōu)于PID控制器。
　　(4)由于PID控制器和分?jǐn)?shù)階PID控制器的參數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中都比較難調(diào)整，本文采用粒子群算法(PSO)優(yōu)化PID控制器和分?jǐn)?shù)階PID控制器的參數(shù)。由于PSO算法