论文四旋翼直升机的滑模控制是适合不知如何写滑模方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于滑模论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
摘 要： 四旋翼直升机因其优良特性,在军事和民用领域均有广阔的应用前景.为确保其安全稳定飞行,针对周口师范学院自主研制的四旋翼直升机,结合其结构及动力学原理,考虑非匹配不确定性因素的影响,对三自由度四旋翼直升机进行建模.采用线性矩阵不等式技术进行变结构滑模控制系统设计,仿真结果表明,该系统抗参变能力较强,直升机的飞行姿态基本满足控制要求.
关键词： 滑模控制； 四旋翼直升机； 建模； 线性矩阵不等式
中图分类号： TN876?34； TP273 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）13?0106?04
Abstract： The quadrotor has broad application prospect in military and civil fields due to its excellent properties. In order to ensure its safe and stable flight, aiming at the quadrotor developed by Zhoukou Normal University independently, a quadrotor with three?degree of freedom is modeled in combination with its structure, dynamics principle, and effect of unmatched uncertainty factors. The linear matrix inequality technology is used to design the variable structure sliding?mode control system. The simulation result shows that the system has strong capability to resist the parameter variation, and the flight attitude of the quadrotor can satiy the control requirements basically.
Keywords： sliding?mode control； quadrotor； modelling； linear matrix inequality
0 引 言
四旋翼直升机由于具有体积小,噪音小,可实现垂直起降与着陆、侧飞、悬停、倒飞等飞行姿态[1],机动灵活,便于操纵等优点,在军事领域（如情报获取、地面战场监察等）和民用领域（如航拍、重大灾害后的搜救、农场信息采集[2]等）均有广阔的应用前景,如何保证其安全飞行便显得尤为重要.
滑模变结构控制可针对结构不固定的系统,根据当前的系统状态值调节系统结构,使系统状态保持在滑动模面上,并最终到达平衡点[3?4].本文采用滑模变结构控制研究四旋翼直升机飞行姿态控制问题,以保证其安全稳定飞行.
1 四旋翼直升机的结构原理及硬件配置
1.1 结构原理
四旋翼直升机是旋翼式直升机的一种,它是由4输入作用力产生6个自由度的一种欠驱动系统[5].与固定翼飞行器相比,旋翼式直升机可实现垂直起降与着陆、侧飞、悬停、倒飞等飞行姿态[6],环境适应能力强；与常规旋翼式直升机比较,四旋翼直升机螺旋桨的倾角固定,因其螺旋桨由弹性材料制作而成,可利用空气阻力调整螺旋桨以改变其倾角.
周口师范学院自主研制的四旋翼直升机由主体构架、基座和螺旋桨构成,其结构如图1所示.4个螺旋桨以十字交叉形式安装于枢轴支架顶端[7],其中Rotor1为前螺旋桨,Rotor3为后螺旋桨,Rotor2为右螺旋桨,Rotor4为左螺旋桨.Rotor1和Rotor3为前后一组,顺时针转动；Rotor2和Rotor4为左右一组,逆时针转动.当两组螺旋桨速度相等时,速度的合成效应形成升力,若其合成升力等于直升机重力,则直升机处于悬停状态；若升力总和大于直升机重力,则直升机上升；若升力总和小于直升机重力,则直升机下降.当两组螺旋桨的速度不等时,速度的差异效应形成旋转力矩,产生偏航角,则机体顺时针或逆时针旋转[8].当其中一个螺旋桨的速度与其他三个不同,则会导致耦合运动,例如,减小Rotor2速度,保持其他三个速度不变,则左右升力不平衡,直升机将向右滚动；同时,左右一组和前后一组的力矩不平衡,直升机将向右偏航；滚动又会使直升机向右平移.
1.2 硬件配置
动力设备采用通用动力模块UPM2405和直流無刷电动机；传感器选用Freescale 公司的加速度计MMA7260,两轴磁阻传感器集中到单个芯片上的 HMC1052,Murata公司的角速度传感器 ENC?03M；数据采集选用Quanser公司的Q4?PCI控制卡,直接插入PCI卡槽即可实现数字量与模拟量之间的转换,处理编码信号和电压信号.
2 具有非匹配不确定性的三自由度四旋翼直升
机的建模
2.1 动力学模型
本文主要研究三自由度四旋翼直升机的飞行姿态控制问题.忽略轴承间的相互摩擦、气流对螺旋桨的扰动、陀螺效应等因素,四旋翼所受作用力如图2所示.记驱动前螺旋桨电机的电压为驱动后螺旋桨电机的电压为驱动左螺旋桨电机的电压为驱动右螺旋桨电机的电压为
定义机体绕轴（俯仰轴）旋转的角度为俯仰角[9],记作俯仰角的大小主要由前螺旋桨的升力和后螺旋桨的升力来控制.记俯仰轴的转动惯量为螺旋桨中心与俯仰轴的距离为升力系数为则有：
定义机体绕轴（滚转轴）旋转的角度为滚转角,记作滚转角的大小主要由左螺旋桨的升力和右螺旋桨的升力来控制.记滚转轴的转动惯量为则有：
总结:本论文为免费优秀的关于滑模论文范文资料，可用于相关论文写作参考。
参考文献：
1、 开关磁阻电机磁链的边界层混合滑模控制 摘要：为抑制开关磁阻电机非线性结构所导致的转矩脉动，提出磁链的边界层混合滑模控制器，加入边界层内积分补偿，实现线性控制和非线性滑模控制相结合，使。
2、 混联式汽车电泳涂装输送机构同步滑模控制 摘 要： 针对一种新型混联式汽车电泳涂装输送机构，为解决其运动过程中各关节之间的同步协调控制问题，采用拉格朗日法建立其动力学模型，并基于该动力学。
3、 航天器姿态跟踪系统自适应滑模控制 摘要：针对刚体航天器存在外部有界干扰问题，结合自适应控制方法和滑模控制方法的优点，提出并设计了自适应滑模控制器。由于引入自适应律可以实现对外部干。
4、 基于分数阶滑模控制挠性航天器姿态跟踪主动振动抑制 摘要：针对挠性航天器姿态跟踪控制问题，提出一种具有模糊自适应理论、分数阶理论、滑模控制理论和主动振动补偿综合特性的复合控制律。首先，在传统挠性航。
5、 载荷时变双层隔振系统自适应滑模控制 摘要： 针对实际应用双层隔振系统载荷时变的特性，设计了基于正交函数近似法的自适应滑模控制器的振动控制策略。首先，将系统的参考坐标置于名义载荷下的。
6、 基于间接型迭代学习控制四旋翼轨迹跟踪 摘 要： 针对反推控制方法在四旋翼飞行器轨迹跟踪中存在动态误差的问题，提出改善轨迹跟踪性能的间接迭代学习控制算法。首先将飞行器分为姿态和高度全驱。