目錄

1.課題概述

2.系統仿真結果

3.核心程序

4.系統原理簡介

5.參考文獻

6.完整工程文件

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1.課題概述

? ? ? ?四旋翼無人機因其結構簡單、機動性強和成本低廉等特點，在航拍測繪、物流運輸、災害救援等領域得到廣泛應用。六自由度（3維平移+3維旋轉）控制要求同時實現位置與姿態的高精度跟蹤，傳統PID控制難以在復雜工況下兼顧響應速度與穩態誤差，而基于優化理論的LQR控制器能夠通過最小化二次型指標實現全局最優控制，為四旋翼無人機的高精度控制提供了有效解決方案。

2.系統仿真結果

3.核心程序

matlab2024b

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4.系統原理簡介

? ? ? ?四旋翼無人機的運動可分解為三維平移運動（x, y, z）和三維旋轉運動（滾轉 φ、俯仰 θ、偏航 ψ），共六個自由度。其動力學模型需分別描述平移和旋轉的受力與力矩關系。應用LQR ，需將非線性動力學模型在平衡點附近線性化。假設無人機在懸停狀態（?=θ=ψ=0，p˙?=0）附近小幅運動，此時?sin?≈?，cos?≈1，以此類推。

? ? ? ?狀態向量x包含位置、速度、姿態角和角速度：

? ?

控制輸入u為四個旋翼的推力和力矩：

經過線性化處理后，狀態方程為：

其中系統矩陣A和控制矩陣B的具體形式如下

5.參考文獻

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[2]楊天和,楊溢.基于優化LQR的四旋翼無人機微分平坦控制方法:202510322171[P][2025-06-28].

[3]王亮.四旋翼飛行器設計與姿態調整控制算法的研究[D].湖南大學,2016.

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[5]劉麗麗,左繼紅.四旋翼飛行器的力學建模及LQR控制算法研究[J].機械管理開發, 2016(10):3.DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2016.10.01.

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6.完整工程文件

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