论文部分内容阅读
四旋翼飞行器是由旋翼、桨叶、飞行控制器和导航系统组成,能够在三维空中实现垂直起降、悬停、横滚、俯仰等空中运动,其主要的特点有结构单一、制造成本低、容易实现,具有巨大的应用市场。在军事领域中,可以迅速投入实际战场完成侦察和监视任务,其优异的机动性和隐蔽性可以执行普通士兵无法完成的任务,或者直接攻击敌方的重要目标。在民用领域中,可以将其迅速投入到森林防火、搜索救援、旅游航拍和电力巡检等任务。本文采用PID控制算法设计四旋翼飞行器,并在此基础上通过神经网络算法自动整定PID控制算法的相关参数,采用扩展卡尔曼滤波算法设计四旋翼飞行器的导航系统,并通过MATLAB仿真平台得出此方法具有很高的自适应性和稳定性。本文主要包括以下内容:(1)对四旋翼飞行器监控的要求,将4G模块、RUDP协议、AES加密算法融入飞行控制器系统,可以将实时飞行记录的相关数据,安全稳定地通过4G模块发出,由地面站接收并保存。(2)PID控制算法广泛应用于控制器的设计,其参数的调节需要根据操作员自身的经验做出适当的决策,但对环境的敏感度较低。本文采用神经网络算法的相关原理,将BP神经网络与PID控制器相结合,自动调节相关的时间参数,具有自适应性和鲁棒性。采用遗传算法和粒子群算法改进BP网络,对改进的结果进行相关的仿真实验。(3)针对四旋翼飞行器的导航系统,采用由MEMS加速度计、陀螺仪、GPS定位和气压器所组成的捷联导航系统。本文并采用扩展卡尔曼滤波应用于四旋翼飞行器的导航,并通过相关的仿真实验。