3。2。1 最优控制的一般概念 13

3。2。2 最优控制理论的具体阐述 13

3。3  低电平控制器的设计 15

3。4  主控制器设计 17

4  系统仿真 19

4。1  仿真程序 19

4。1。1 构建TLs操作模式下系统方程程序 19

4。1。1 主函数程序 21

4。2  仿真结果 21

结  论 23

致  谢 24

参 考 文 献 25

附录A  命题一的证明 27

附录B  命题二的证明 28

1  绪论

1。1  引言

无人机（UVA）是一种通过无线电遥控或者自身程序控制的不载人飞行器[1]。由于造价低廉、体积小巧、机动灵活和无人员伤亡等突出特点，先进无人机的研究和开发已经得到了国内外学者和专家的广泛重视。最初的无人机只是用于试验中的目标靶击，并无实战上的用途，然而二战之后，随着航空技术、微电子技术、计算机技术和智能技术等都取得了足够的进步，无人机的智能化程度也得到了巨大的提升[2]。进入二十一世纪以来，由于军事作战模式的进步，获得战场实时信息对于战场上的作用变得越来越重要，尤其是需要搭载侦测设备的小型无人飞行器[7]，能够在高度复杂的城市或是山区环境下准确勘测地形以及跟踪目标[7]。无人飞行器作为侦测设备的机载平台，其最令人期待的就是低空，低速的飞行性能。传统的固定翼飞行器，起降时需要有场地的保障，并且需要级别较高的装备，因此难以对城市，山区环境中战斗小分队提供及时的信息保障，而这些特殊的需求就需要无人飞行器具有垂直起降和悬停的能力。正是由于无人机在现代战争中扮演着越来越重要的角色，各国各高校纷纷加入对无人机研制的投入，在世界范围内掀起了新一轮的无人机研究热潮[3]。论文网

本毕业设计中，我们的目标是四旋翼无人机在关键环境下的的自动起飞的问题。激发我们尝试的原型场景如图1。如图1所示的一个倾斜的地面，我们的目标是迅速将无人机从地上分离，不能撞到像[见图1。1（a）]一样的障碍物。如图1。1（b）所示，成功的起跳动作必然要求首先，无人机绕起落架顺时针方向倾斜，其次是与障碍物能够保持安全得距离从而起飞逃亡，无人机移动到右边的同时保持与地面接触。由于在不同的阶段，无人机动力学的变化和可能的不确定性特征的环境，无人机要实现这一动作的准确完成，是具有挑战性的。我们的目标是要精确地建立一个框架来处理上述方案以及稳健地设计成功的演习。

图1。1（a）旋翼撞到障碍物  （b）安全起飞机动

1。2  课题研究背景及意义文献综述

四旋翼无人机的主要结构特点是采用了轴对称的基本布局，四个螺旋桨呈十字交叉分布，相对的旋翼具有相同的旋转方向，分成两组，两组的旋转方向不同[4]。由于四旋翼飞行器由于具有两对旋翼，一方面可以将各旋翼产生的反桨矩抵消；另一方面可以通过调节两对旋翼所产生的升力和扭矩大小来控制飞行器的姿态，而不需要调节桨叶的桨距角，即简化了控制方式，而且不需要繁杂的桨矩控制部件，从而减轻了飞行器的重量[4]。