發(fā)布時(shí)間：2020-06-25 02:06

【摘要】：無(wú)人機(jī)由于其在軍事領(lǐng)域的大量應(yīng)用和在民用領(lǐng)域的巨大潛力而在近年來(lái)引起了人們的廣泛關(guān)注。跟蹤地面目標(biāo)是無(wú)人機(jī)在應(yīng)用階段所面臨的重要任務(wù)之一。例如,無(wú)人機(jī)可用于收集大規(guī)模災(zāi)害中的數(shù)據(jù)或用于執(zhí)法活動(dòng),在邊境巡邏中可用于跟蹤入侵者,在野生動(dòng)物保護(hù)中可用來(lái)對(duì)動(dòng)物自然棲息地的跟蹤等。多無(wú)人機(jī)協(xié)同編隊(duì)跟蹤能夠提高對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的估計(jì)精度并降低目標(biāo)丟失的概率,同時(shí)可以增強(qiáng)抵御外界入侵的能力,因而具有重要理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。無(wú)人機(jī)協(xié)同編隊(duì)跟蹤地面目標(biāo)的難點(diǎn)在于如何使多架無(wú)人機(jī)自動(dòng)跟蹤目標(biāo)的過(guò)程中始終讓目標(biāo)維持在視野范圍內(nèi),同時(shí)無(wú)人機(jī)能夠有效地維持特定編隊(duì)防止機(jī)間碰撞。本文首先針對(duì)多無(wú)人機(jī)分布式對(duì)地目標(biāo)跟蹤問(wèn)題,構(gòu)建了基于Lyapunov導(dǎo)航向量場(chǎng)的多無(wú)人機(jī)對(duì)地目標(biāo)對(duì)峙跟蹤理論與方法,綜合航向控制和相位控制,使得多無(wú)人機(jī)以固定對(duì)峙半徑收斂于目標(biāo)上空的極限環(huán),確保了無(wú)人機(jī)對(duì)目標(biāo)跟蹤的連續(xù)性。其次,針對(duì)多源干擾問(wèn)題將自抗擾控制方法應(yīng)用于四旋翼無(wú)人機(jī)。根據(jù)四旋翼無(wú)人機(jī)動(dòng)力學(xué)模型將控制器的設(shè)計(jì)分為三個(gè)通道,在自抗擾控制理論的基礎(chǔ)上為四旋翼無(wú)人機(jī)各個(gè)通道分別設(shè)計(jì)了自抗擾控制器,所設(shè)計(jì)的自抗擾控制器在動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能方面表現(xiàn)優(yōu)越,具有良好的抗干擾能力和較強(qiáng)的魯棒性。最后,基于四旋翼無(wú)人機(jī)自抗擾飛行控制方法,以有限時(shí)間控制理論和多智能體二階一致性算法為理論基礎(chǔ),建立了基于虛擬領(lǐng)導(dǎo)者航跡的主從式有限時(shí)間協(xié)調(diào)編隊(duì)控制模型,分別設(shè)計(jì)了四旋翼無(wú)人機(jī)有限時(shí)間編隊(duì)的位置控制器和姿態(tài)控制器,利用李雅普諾夫理論和一致性理論給出了閉環(huán)系統(tǒng)的有限時(shí)間穩(wěn)定性推導(dǎo),證明了所提出的控制器能夠在有限時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)期望的隊(duì)形和期望軌跡。通過(guò)與Lyapunov導(dǎo)航向量場(chǎng)對(duì)地目標(biāo)環(huán)繞跟蹤算法結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了可適應(yīng)多數(shù)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡的高抗擾、強(qiáng)穩(wěn)定的多無(wú)人機(jī)協(xié)同目標(biāo)跟蹤。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：V249.1
【圖文】：

中北大學(xué)學(xué)位論文D 演講中演示了多種新型的飛行器，其壓軸戲微型四旋翼集群表演更是驚艷全場(chǎng)基于超寬帶（UWB）技術(shù)的機(jī)載導(dǎo)航定位模塊實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)全自動(dòng)穩(wěn)定飛行，用室內(nèi)的視覺(jué)定位系統(tǒng)，由于各無(wú)人機(jī)都知道它在空間中的位置并能實(shí)現(xiàn)自我需要傳統(tǒng)的集中式控制，所以它們的數(shù)量上就不存在限制，從而達(dá)到了 33 架主飛行的效果[36]。四旋翼飛機(jī)具有基本的有效載荷限制，在許多實(shí)際應(yīng)用中難以克服，特別是在載荷運(yùn)輸中。賓夕法尼亞大學(xué)的 GRASP 實(shí)驗(yàn)室研究了微型空中機(jī)器人的有效，他們提出用多個(gè)無(wú)人機(jī)操縱和運(yùn)輸大型有效載荷，如圖 1.1 所示。

四旋翼飛機(jī)具有基本的有效載荷限制，在許多實(shí)際應(yīng)用中難以克服，特別是在載荷運(yùn)輸中。賓夕法尼亞大學(xué)的 GRASP 實(shí)驗(yàn)室研究了微型空中機(jī)器人的有效，他們提出用多個(gè)無(wú)人機(jī)操縱和運(yùn)輸大型有效載荷，如圖 1.1 所示。圖 1.1 多四旋翼無(wú)人機(jī)運(yùn)輸大件物體在瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的“飛行器競(jìng)技場(chǎng)”項(xiàng)目中，研究人員利用多個(gè)四旋翼飛作開(kāi)展了靈活的有效載荷運(yùn)輸任務(wù)，如圖 1.2（a）所示。同時(shí)，合作四旋翼飛用于建筑搭建，如圖 1.2（b）。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2728700