仿生扑翼式飞行器姿态控制研究

发布时间：2023-12-28 18:32

　　仿生扑翼式飞行器是一种模仿鸟类飞行的飞行器,其动力来源主要依靠机翼上下扑动产生,飞行姿态的调节主要依靠尾翼。具有灵活性强,推进效率高和隐蔽性强等其他飞行器不具备的优点。然而,因其飞行机理复杂,部分参数测量困难,无法获得精准的姿态控制模型,传统的姿态控制算法已无法满足其控制要求。本文以仿生扑翼式飞行器为研究对象,从降低姿态角解算误差和设计姿态控制算法两方面对仿生扑翼式飞行器进行姿态控制研究。姿态控制过程中需要对仿生扑翼式飞行器当前的姿态角信息进行解算并反馈至姿态控制器。为了提高控制器的控制效果,降低姿态解算算法的解算误差,提出一种基于变步长动量梯度下降法的姿态解算算法。该算法在梯度下降法的基础上设计了自适应步长,引入动量梯度优化算法每次迭代方向,从而提高每次迭代后的姿态角解算精度。实验结果表明,该算法收敛迅速,姿态角输出平稳,在动静态环境中有着较高的姿态精度。考虑到被控对象在时间尺度上的差异和姿态控制模型的高度非线性,内部模型参数扰动及外部干扰等特点,建立内外环结构的闭环姿态控制系统,并提出一种自适应终端滑模算法作为该系统的姿态控制算法。该算法使用自适应加权趋近律消除抖振并提高系统跟踪速...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文主要研究内容
    1.4 论文结构安排
第二章 仿生扑翼式飞行器姿态控制模型
    2.1 鸟类飞行机理概述
    2.2 姿态控制建模
        2.2.1 坐标系及转换关系
        2.2.2 飞行器绕质心转动的动力学方程
        2.2.3 飞行器绕质心转动的运动学方程
        2.2.4 飞行器姿态控制模型
    2.3 本章小结
第三章 仿生扑翼式飞行器姿态控制
    3.1 仿生扑翼式飞行器姿态解算算法
        3.1.1 姿态表示与更新
        3.1.2 传感器数据滤波
        3.1.3 变步长动量梯度下降算法
    3.2 仿生扑翼式飞行器姿态控制器设计
        3.2.1 滑模控制概述
        3.2.2 终端滑模控制理论
        3.2.3 姿态控制系统总体结构设计
        3.2.4 自适应终端滑模控制器设计与稳定性分析
    3.3 本章小结
第四章 实验与分析
    4.1 姿态解算实验
    4.2 姿态控制仿真实验
    4.3 样机实验
        4.3.1 仿生功能验证实验
        4.3.2 姿态控制实验
    4.4 本章小结
第五章 总结
致谢
参考文献
作者简介



本文编号：3875959