四旋翼无人飞行器动力学建模及控制技术的研究的任务书.docx

四旋翼无人飞行器动力学建模及控制技术的研究的任务书
任务书
一、题目
四旋翼无人飞行器动力学建模及控制技术的研究
二、背景
四旋翼无人飞行器作为一种新型的空中机器人，在农业、气象、安防、搜索救援等领域具有广泛的应用前景。其优点是结构简单、灵活机动、便于携带等，但同时也面临着许多问题，如飞行稳定性不足、控制精度不够、能耗较高等。因此，对四旋翼无人飞行器的动力学建模及控制技术进行研究，有助于提高其性能和应用价值。
三、研究目的
1.深入了解四旋翼无人飞行器的结构和工作原理；
2.对四旋翼无人飞行器的动力学进行建模，包括建立四旋翼无人飞行器的运动方程、状态方程和输出方程等；
3.通过建立数学模型，分析四旋翼无人飞行器的飞行稳定性和控制精度，确定控制策略；
4.开发控制算法和实现控制器设计，实现对四旋翼无人飞行器的稳定控制；
5.经过模拟仿真和实验验证，论证所提出的控制技术的有效性和可行性。
四、研究内容和要求
1.深入了解四旋翼无人飞行器的结构和工作原理；
2.对四旋翼无人飞行器的动力学进行建模，建立其数学模型；
3.分析四旋翼无人飞行器的运动特性和控制问题，确定控制策略；
4.设计四旋翼无人飞行器的控制器，包括位置控制和姿态控制；
5.使用Matlab/Simulink等软件进行仿真分析，并进行实验验证；
6.撰写研究论文，包括综述、研究内容、方法、结果分析和结论等部分。
五、进度计划和预期成果
（1）进度计划
1.第1-2周：认真阅读文献资料，了解四旋翼无人飞行器的结构、工作原理和动力学模型；
2.第3-4周：建立四旋翼无人飞行器的数学模型，包括描述其运动方程、状态方程和输出方程等；
3.第5-6周：分析四旋翼无人飞行器的运动特性和控制问题，确定控制策略；
4.第7-9周：设计四旋翼无人飞行器的控制器，包括位置控制和姿态控制；
5.第10-12周：使用Matlab/Simulink等软件进行仿真分析，并进行实验验证；
6.第13-14周：论文撰写和修改；
7.第15周：论文终稿提交。
（2）预期成果
1.具有较深刻的对四旋翼无人飞行器结构和动力学的了解，并能够独立建立其数学模型；
2.能够分析四旋翼无人飞行器的运动特性和控制问题，确定控制策略；
3.能够设计四旋翼无人飞行器的控制器，并使用Matlab/Simulink等软件进行仿真分析和实验验证；
4.撰写一篇独立完成的论文，较全面地介绍四旋翼无人飞行器的动力学建模和控制技术，能够发表在国内外高水平学术期刊。
六、预算
本研究主要使用计算机软件进行仿真和实验验证，不需要过多的实验设备和材料支出。预计经费包括以下几个方面：
1.计算机维护费：500元；
2.实验材料和器件费用：2000元；
3.其他开支：500元；
4.合计：3000元。
七、指导要求
1.周期性会议：定期与指导老师进行会议，汇报研究进展，并听取指导老师的意见和建议；
2.课题评定：根据计划进展情况和取得的结果，定期和指导老师进行考核、评定，并给出修改建议；
3.论文撰写：指导学生独立完成论文的撰写和修改，保证论文的质量；
4.对学生的科研工作给予必要的指导和帮助，在学生需要时尽可能满足工作所需的条件。
八、参考文献
[1]鲍勃·恩素丁，罗勇，伊戈尔·卡拉扬通，“基于四旋翼无人机的农业智能化雨量探测技术的研究”，中国农机化，2018年第1期。
[2]王裕松，“四旋翼无人机控制技术研究综述”，南京理工大学学报，2014年第4期。
[3]黄超，阎立强，“四旋翼无人机自主飞行的控制方法研究”，控制理论与应用，2016年第2期。