六旋翼無人飛機系統開發與控制律設計

System Construction and Control Law Design of a Six-Rotor UAV Helicopter

黃佰安(BrianTM Huang)

指導教授 ： 吳昌暉

元智大學/工程學院/機械工程學系/碩士(2011年)

https://doi.org/10.6838/YZU.2011.00057

摘要

近年來無人飛行載具(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)的發展相當廣泛，從民生用途到軍事任務都有顯注的成果。其中小型多轉子無人飛機因其高機動性，操縱門檻低之特性，成為各國熱門之研究目標。本論文主要針對六旋翼無人飛機的系統開發與控制律進行設計與實作。利用自行建置之六旋翼系統，使用黑箱法鑑別出旋翼機之角速度動態模型，並針對鑑別出的動態模型進行指向率控制器與縱橫向姿態角控制器之設計，利用系統模擬與實際飛測調整控制參數達到自穩之目標。
本實驗完成六旋翼無人飛機系統建置，並於實驗平台上達到油門手控之半閉路停懸。指向率角速度控制使上升時間小於2秒，穩態誤差降低到10%內。縱橫向姿態角控制器達成當命令為0度時，震盪頻率1Hz，幅度10度以內之效果。

關鍵字

飛行控制 ； 六旋翼無人飛機 ； 黑箱法

並列摘要

In this paper, the author offers a systematic design method of six-rotor UAV Helicopter, which includes Hardware selection and Control law design. By combining the helicopter and flight controller, we can apply control laws to the UAV helicopter. By adding the phase-lag controller, heading rate system rise time is less then 2 sec and steady-state error is less then 10%. By adding the proportional controller to the theta and phi angle system, we can control the altitude of the six rotor helicopter. When the command is at 0 degree, it can stabilize within 10 degree.
After the controller design, six rotor UAV Helicopter can perform semi-hovering on the experiment table.

並列關鍵字

UAV Helicopter ； Flight control ； Six-Rotor

參考文獻

8. 林能祺，「小型無人旋翼機增穩控制器設計」，私立元智大學，碩士論文，民國九十五年七月。

11. 李志傑，「無人直昇機停懸穩定控制系統」，私立元智大學，碩士論文，民國九十四年。

1. “Systematic design methodology and construction of UAV helicopters,” National University of Singapore, 2008

2. “Real-Time Stabilization of an Eight-Rotor UAV Using Optical Flow,” Center for Res. on Inf. Technol. & Syst.2009

3. “A New UAV Configuration Having Eight Rotors: Dynamical Model and Real-Time Control,” Decision and Control, 2007 46th IEEE Conference