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基于分数阶控制理论无人机姿态控制研究的开题报

告

一、选题背景

随着无人机应用的广泛，如何保证无人机的飞行稳定性以及姿态控

制成为了重要的研究方向。目前，传统的PID控制理论已经在无人机姿

态控制中被广泛应用，然而，PID控制理论存在部分误差、动态响应慢等

问题，限制了无人机姿态控制的精度和速度。

分数阶控制理论是近年来发展起来的一种控制理论，具备更强的适

应性和控制精度。因此，基于分数阶控制理论的无人机姿态控制研究具

有重要的研究价值。

二、研究内容

本研究将基于分数阶控制理论开展无人机姿态控制研究。具体研究

内容如下：

1.系统建模

首先，将无人机的姿态控制系统进行建模，包括姿态参数、控制器

等要素。

2.理论分析

基于分数阶控制理论，对无人机姿态控制系统进行理论分析，并分

析分数阶控制器的设计方法。

3.控制器设计

基于分数阶控制理论，设计无人机姿态控制器，并进行仿真验证。

4.系统实验

在实验室中，构建无人机姿态控制系统，并进行实验验证。

三、研究意义

本研究将探索基于分数阶控制理论的无人机姿态控制方法，提高无

人机姿态控制的准确性和速度，为无人机的实际应用提供理论基础。同

时，本研究还可以促进分数阶控制理论在其他领域的应用和推广。

四、预期成果

本研究的预期成果包括：

1.建立基于分数阶控制理论的无人机姿态控制系统。

2.设计基于分数阶控制理论的无人机姿态控制器，并进行仿真验证。

3.构建无人机姿态控制实验平台，并进行实验验证。

4.发表相关学术论文。

五、研究方案

1.系统建模和理论分析阶段。

首先，对无人机姿态控制系统进行建模，包括姿态参数、控制器等

要素。其次，基于分数阶控制理论，对无人机姿态控制系统进行理论分

析，并分析分数阶控制器的设计方法。

2.控制器设计和仿真验证阶段。

基于分数阶控制理论，设计无人机姿态控制器，并进行仿真验证。

在仿真验证中，将运用MATLAB/Simulink等软件进行系统仿真，验证控

制器的控制性能。

3.系统实验阶段。

在实验室中，构建无人机姿态控制系统，并进行实验验证。对实验

数据进行分析，评估控制器的性能。

六、研究进度安排

第一年：

1.系统建模和理论分析。

2.控制器设计和仿真验证。

第二年：

1.系统实验。

2.论文撰写。

七、参考文献

[1]飞控小组.基于分数阶的控制方法研究综述[J].北京航空航天大

学学报,2020,46(01):20-29.

[2]ShaoL,ZhengWX,MengF.Asurveyonfractional-order

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(CCC).IEEE,2016:6361-6366.

[3]邢子涛,等.基于分数阶PI的四轴飞行器姿态控制方法[J].仪器仪

表学报,2020,41(10):79-85.

[4]GuoX,HuangX,ZhangJ.FractionalorderPIDcontrollerbased

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[5]钟振中,何委彬,王哲峰,等.基于分数阶PID的四旋翼飞行器姿

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