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近年来,多旋翼无人机因其机动灵活、可垂直起降、空中悬停、隐蔽性好等特点在国内外受到广泛关注,随着微机电系统、控制理论、传感器技术以及新材料的发展,多旋翼无人机在电力线路巡检、军事侦察、地形勘测、快递运送等领域得到广泛应用,这对多旋翼无人机的续航能力和安全性提出了更高的要求。本文以六旋翼无人机为实验对象,针对六旋翼无人机电机故障的情况,设计了容错控制算法,搭建实验平台进行了验证;针对六旋翼无人机续航能力差的问题,设计了以太阳能为辅助能源、采用最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)算法的供电方案。本文主要内容如下:(1)分析了六旋翼无人机飞行原理。根据牛顿第二定律建立了六旋翼无人机动力学模型;根据牛顿欧拉方程建立了六旋翼无人机运动学模型;分析了旋转力矩和升力到六旋翼无人机六个旋翼转速的控制分配问题。(2)根据六旋翼无人机的数学模型得到六旋翼无人机故障情况时的类四旋翼模型。针对类四旋翼模型分别设计了基于反馈线性化和基于准滑动模态的滑模容错控制算法。给出了类四旋翼旋转力矩和升力到四个旋翼转速的控制分配无解的情况下的解决方法。在Matlab中进行仿真,给出了两种容错控制方法的轨迹跟踪效果图,结果表明基于准滑动模态的滑模容错控制算法具有更好的容错控制性能。(3)介绍了设计的六旋翼无人机太阳能供电方案,包括采样电路、Boost电路和驱动电路。为了提高供电效率,研究了光伏电池的数学模型和MPPT的基本原理以及Boost电路实现MPPT的原理,建立了基于Boost电路实现的MPPT仿真模型,研究了最大功率跟踪技术中的增量电导法,并进行了仿真验证。(4)介绍了六旋翼无人机各个模块的选型,然后详细分析了开源软件ardupilot的组成和代码启动流程,在分析基础上修改开源代码,实现六旋翼无人机基于准滑动模态的滑模容错控制。(5)介绍了六旋翼无人机地面控制软件Mission Planner和源码修改后启动六旋翼无人机需要做的准备工作,调试了六旋翼无人机外部测速传感器采集转速的性能,进行了六旋翼无人机容错控制飞行实验,验证了设计的控制算法的可行性。