一种基于PID四旋翼飞行器控制系统的设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于PID四旋翼飞行器控制系统的设计方法，其方法如为：步骤一、对四种基本飞行姿态进行理论分析；步骤二、推出机体的动力学模型、运动学模型和状态方程模型；步骤三、设计四旋翼飞行器的控制系统；步骤四、针对不同的模型，设计相适应的PID控制通道；步骤五、通过仿真实验结果，验证PID控制算法对机体飞行姿态控制具有更好的适应性和稳定性。本发明专利技术的有益效果：更好的反应四旋翼飞行器的飞行机理和空间姿态。简化设计到控制到实现的流程。构建的各仿真模型，精简高效，可直接应用到四旋翼飞行器的实际飞行中。及时调整飞行姿态，提高空中作业的适应性和稳定性，具有较强的抗干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PID四旋翼飞行器控制系统的设计方法
本专利技术涉及一种飞行器控制系统的设计方法，特别涉及一种基于PID四旋翼飞行器控制系统的设计方法。
技术介绍
目前，四旋翼飞行器具有结构简单、体积小、灵活度高、控制方便以及对复杂环境适应性强等优点。在空中航拍时，其可以依托计算机控制平台提供控制参数进行自主飞行作业，将获得的实时数据及时发送到地面服务站，从而实现在同时间、多方位的信息共享，可以满足军事需求和民用事业。四旋翼飞行器机体结构采用十字交叉结构，四个顶点均采用相同的独立电机，通过四个电机驱动旋翼而产生升力。为克服机体的反转力矩，将四个旋翼分为两组，只有通过中心对称分布的两个旋翼的旋转方向相同，以此只能通过改变转速的变化来调整飞行姿态和位置关系，四个旋翼产生的升力可以控制六个自由度的变化，但是由于飞行器具有非线性、强耦合性、时变性和由于气动参数摄动导致的不确定性等特性，现阶段，绝大多数四旋翼飞行器模型与实际模型并不相符，设计的自主飞行控制系统不能直接用于实际四旋翼飞行器上。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有四旋翼飞行器控制技术的不足，以及现阶段四旋翼飞行器数学模型与实际模型不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PID四旋翼飞行器控制系统的设计方法，其特征在于：其方法如下所述：步骤一、分析四旋翼飞行器的飞行机理，基于机体坐标系确立空间运动的六个自由度，并对四种基本飞行姿态进行理论分析；步骤二、建立四旋翼飞行器的数学模型，针对机体飞行机理和姿态，推出机体的动力学模型、运动学模型和状态方程模型；步骤三、设计四旋翼飞行器的控制系统，用PID控制实现机体的位置、速度和姿态三种回路控制，通过实时反馈，控制飞行；步骤四、构建基于PID控制的四旋翼飞行器控制系统仿真模型，在Matlab/Simulink环境中，构建机体动力F1F2F3F4仿真模型、姿态角φθψ仿真模型、以及在坐标系三个方向上的分力FxF...

【技术特征摘要】
1.一种基于PID四旋翼飞行器控制系统的设计方法，其特征在于：其方法如下所述：步骤一、分析四旋翼飞行器的飞行机理，基于机体坐标系确立空间运动的六个自由度，并对四种基本飞行姿态进行理论分析；步骤二、建立四旋翼飞行器的数学模型，针对机体飞行机理和姿态，推出机体的动力学模型、运动学模型和状态方程模型；步骤三、设计四旋翼飞行器的控制系统，用PID控制实现机体的位置、速度和姿态三种回路控制，通过实时反馈，控制飞行；步骤四、构建基于PID控制的四旋翼飞行器控制系统仿真模型，在Ma...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲兴田，田农，王鑫，杜雨欣，张昆，李金来，刘博文，王学旭，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22