陈勇无人直升机最优轨迹规划方案设计和实现.docVIP

研究生学位论文

无人直升机最优轨迹规划设计与实现

作者姓名

陈勇

学科专业

控制理论与控制工程

指引教师

方昌始高档工程师

所在学院

自动化科学与工程学院

论文提交日期

6月

UAVOptimalTrajectoryPlanning

DesignAndImplementation

ADissertationSubmittedfortheDegreeofMaster

Candidate：ChenYong

Supervisor：Prof.Fangchangshi

South

Guangzhou

分类号：TP273 学校代号：10561

学号：0434

华南理工大学研究生学位论文

无人直升机

最优轨迹规划设计与实现

作者姓名： 陈勇指引教师姓名、职称：方昌始高工

申请学位级别：研究生学科专业名称：控制理论与控制工程

研究方向：

论文提交日期：6月4日 论文答辩日期：6月9日

学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日

答辩委员会成员：

主席：

委员：

华南理工大学

学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交论文是本人在导师指引下独立进行研究所获得研究成果。除了文中特别加以标注引用内容外，本论文不包括任何其她个人或集体已经刊登或撰写成果作品。对本文研究做出重要贡献个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全理解学校关于保存、使用学位论文规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家关于部门或机构送交论文复印件和电子版，容许学位论文被查阅（除在保密期内保密论文外）；学校可以发布学位论文所有或某些内容，可以容许采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档内容和纸质论文内容相一致。

本学位论文属于：

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作者签名：日期：

指引教师签名：日期：

作者联系电话：电子邮箱：

联系地址(含邮编)：

摘要

当今，由于在民用及国防等诸多领域中广泛应用，空中机器人技术已经越来越被人们所注重，并吸引了各国专家学者注意。而基于模型直升机开发出来小型旋翼空中机器人更是在近几年中得到迅速发展，并依托其较高灵活机动性，在各个领域呈现出其独特优势。本文是在实验室已有无人直升机研究基本上，进行延续性设计和开拓性应用。

以雷虎90型模型机为平台，实验室设计了一套基于ARM7为控制核心硬件平台，该平台传感器数据采集和INS/GPS数据滤波功能已经实现。本文在此基本上，移植了一套通过实验验证双闭环PID控制算法。然后调试与试飞整个系统，并完善控制器和调节控制参数，以达到抱负跟踪效果。

在完毕控制器调试后，依次实现了悬停、转向、定点飞行、圆弧飞行等一系列独立飞行过程和相应参数调试。在此基本上，按照距离最优和时间最优原则，以扩展3D-Dubins模型，设计并实现了各种目的点巡航轨迹规划和飞行调度。

最优轨迹规划和飞行调度是本文研究核心，最优轨迹规划是以3D-Dubins模型为飞行模型，计算空间任意两目的点间最短飞行途径，然后在此途径上，进行约束条件下速度调度，使无人直升机能在最短时间完毕该途径飞行。飞行调度是管理地面目的指令，调度相邻等待目的点，完毕最优规划功能，使整个飞行过程按照预定方式进行。

核心词：无人直升机；3D-Dubins模型；最优轨迹规划；飞行调度

Abstract

Today，asinmanyotherareasofcivilandnationaldefenseofthewidelyused，airr