四旋翼无人机的航行轨迹规划与控制技术开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

一．本课题研究的目的及意义小型四旋翼无人机(英文简称：uav)是一种小型、性能优良的，具有垂直起降功能的直升机,它具有经济成本低、机身尺寸小,飞行机动灵活，不易损坏,起飞速度快，对起飞降场地要求低,维护简单、续航能力强等许多优点,在执行完成航拍、搜索、抢险救灾、情报获取等方面的应用上具有明显的优势，因而在国防现代化建设、民用、商用或考古探险等领域的应用广泛并具有良好的发展舞台和发展前景。

对其航行轨迹规划和控制方法的研究将是世界上对无人机研究的重要环节之一，对社会全面现代化建设有着重要意义。

另外，由于小型四旋翼无人机是一种机械结构对称简单,可实现六自由度运动的微小型飞行器,可以完成各种困难的飞行任务以及适应复杂的飞行环境,代替人类进行各种勘探任务，广泛应用于国防，民用等各个领域之中，相比于大型的商用实体系统,用小型四旋翼无人机搭建的系统在保证实验特性基本不变的条件下,能够极大地缩减研究成本,有利于更好地推进各种基础理论课题研究的进行。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、课题研究或解决的问题无人机的航行轨迹规划是指在满足无人机自身飞行约束条件和特定环境约束条件下，寻找到一条从起始点到目标点的最优飞行路线，轨迹规划是无人机实现自主巡航需要解决的重要问题。

传统的蚁群算法，随机搜索法并没有考虑到运动学的约束，这就需要我们去找出一种新的算法来实现最优路径的规划，一种基于sigmoid函数的轨迹算法在充分发挥无人机自身可悬停，可机动的优势条件下，提出了航向角的调整方案，以sigmoid函数作为位置函数可以确保光滑可导的速度轨迹函数。

另外在建立了无人机飞行动力学模型的基础上，利用matlab/simulink对经典的pid控制器进行仿真实验，虽然能对小型四旋翼无人机进行有效控制但是缺点也非常明显，收敛速度非常慢，追踪效果也不好，这是无人机控制算法研究需要解决的问题。