学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

无人机三轴稳定云台智能控制算法的研究

作　者: 郭炳坤
导　师: 陈水利
学　校: 集美大学
专　业: 应用数学
关键词: 三轴稳定云台 PID控制系统模糊控制系统粒子群优化算法 Kalman滤波器
分类号: V279
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 118次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

无人机（UAV）低空遥感技术是当今国内外热点研究课题之一，而稳定云台是其中必不可少的组成部分。高精度的稳定云台能够有效隔离载体的扰动，保持机载相机视轴的稳定，在获取高质量的低空遥感影像上发挥着重要作用。云台技术还广泛应用在目标探测系统、导弹与动能武器的精确导引系统、无人机（舰载机）的自主着陆（着舰）控制系统等。因此，发展高精度的云台技术，对我国经济建设与国防建设具有重要意义。本文针对无人机三轴稳定云台控制问题，开展如下研究工作：(1)针对小型低空无人机遥感系统，建立了三轴稳定云台的数学模型。以无人机三轴稳定云台为研究对象，对其结构进行了详细地分析，建立了地面、载体、视线和各框架转动系统的坐标系，依据牛顿力学原理建立了云台数学模型，分析了三轴稳定云台的各种扰动因素，为后续的精确控制奠定基础。并用经典PID对其进行仿真控制。(2)针对经典PID结构简单，不能满足复杂系统控制精度要求等问题，提出了PSO优化的三轴稳定云台模糊PID控制系统。该系统适应性强、响应速度快且具有全局优化功能等特点。仿真结果表明，该系统稳态精度比经典PID系统有显著提高，而且系统无超调，调节时间短，能够根据实时变化来调整参数，对三轴稳定云台具有良好的控制效果。(3)针对三轴稳定云台复杂的干扰因素，提出了基于自适应Kalman滤波的模糊PID控制算法。在系统中引入了自适应Kalman滤波技术，采取极大后验（MAP）噪声估计器Sage-Husa来估计干扰噪声的均值和方差。仿真实验表明，基于自适应Kalman滤波的模糊PID控制算法可以有效抑制系统的控制噪声和测量噪声，提高了系统性能，有效地减少了系统误差。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-13
  1.1 研究的背景和意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-10
    1.2.1 国外研究现状  9
    1.2.2 国内研究现状  9-10
  1.3 稳定云台控制研究概述  10-12
  1.4 论文研究内容  12-13
第2章三轴云台数学模型建立与分析  13-20
  2.1 引言  13
  2.2 三轴云台结构分析  13-15
  2.3 三轴云台数学模型  15-18
  2.4 三轴云台扰动因素  18-19
  2.5 本章小结  19-20
第3章三轴云台的 PID 控制  20-25
  3.1 引言  20
  3.2 经典的 PID 控制  20-21
  3.3 数字 PID 控制器的两种形式  21-23
  3.4 云台 PID 仿真分析  23-24
  3.5 本章小结  24-25
第4章三轴云台的模糊 PID 控制  25-42
  4.1 引言  25
  4.2 模糊控制器设计  25-31
    4.2.1 模糊控制器的结构  25
    4.2.2 模糊规则库  25-27
    4.2.3 模糊推理机  27-28
    4.2.4 模糊器  28-29
    4.2.5 解模糊器  29-31
  4.3 模糊 PID 控制器  31-32
  4.4 PSO 优化的模糊 PID 控制  32-35
  4.5 三轴稳定云台的模糊 PID 控制  35-41
    4.5.1 云台模糊 PID 控制器设计  35-39
    4.5.2 模糊 PID 仿真结果分析  39-41
  4.6 本章小结  41-42
第5章基于 Kalman 滤波的模糊 PID 控制  42-48
  5.1 引言  42
  5.2 Kalman 滤波  42-44
  5.3 基于 Kalman 滤波的模糊 PID 控制  44
  5.4 云台的基于 Kalman 滤波的模糊 PID 控制仿真  44-46
  5.5 本章小结  46-48
第6章总结与展望  48-50
  6.1 论文的工作总结  48
  6.2 问题与展望  48-50
致谢  50-51
参考文献  51-54
在学期间发表的学术论文  54
参与的科研项目及成果  54

无人机三轴稳定云台智能控制算法的研究

内容摘要

全文目录

相似论文