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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:游昇忠
研究生(外文):Sheng-Jhong You
論文名稱:模糊理論應用於四旋翼機之視覺軌跡追蹤控制
論文名稱(外文):Visual Trajectory Tracking Control of Quadrotor Using Fuzzy Control Method
指導教授:徐碧生徐碧生引用關係
指導教授(外文):Bih-Sheng Hsu
口試委員:陳正虎陶金旺簡銘志
口試委員(外文):Cheng-Hu ChenChin-Wang TaoMing-Chih Chien
口試日期:2015-07-23
學位類別:碩士
校院名稱:國立宜蘭大學
系所名稱:機械與機電工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:71
中文關鍵詞:四旋翼機影像處理模糊控制姿態控制
外文關鍵詞:QuadrotorImage ProcessingFuzzy controlAttitude control
相關次數:
  • 被引用被引用:5
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本研究目的為設計四旋翼機之飛行控制系統,使系統具有自動調整姿態並能達到定點追蹤之功能。飛行控制系統架構分別有姿態控制器、影像辨識系統、視覺軌跡控制器等部分。首先姿態控制器設計,針對四旋翼機在飛行過程中受到外界干擾時能自動修正偏移角度,使用慣性感測元件(加速度計、陀螺儀)量測目前飛行姿態,並以PID控制器控制馬達轉速,使其能自動校正飛行姿態。為了方便程式修改及操作,設計一套藍芽連線程式,可使用智慧型手機或電腦遠端操控四旋翼機飛行。影像辨識系統,使用色彩CCD攝影機透過影像擷取卡將圖像回傳電腦,並運用Matlab/Simulink 的Computer Vision System工具箱,進行彩色圖像轉灰階處理、二值化影像處理、形態學影像處理等演算法,得到四旋翼機目前位置作為位置回授。視覺軌跡控制器設計,使用Matlab/Simulink 的Fuzzy Logic工具箱,設計一套模糊PD控制系統,通過對位置的誤差及誤差的變化率,調整PD參數使四旋翼機能完成定點的追蹤。
The purpose of this study is to design a quadrotor’s control system, which is able to autonomously adjust the attitude and track the position of the quadrotor. The control system is composed of three parts: the attitude controller, the image recognition system and the position controller.
The attitude controller is designed to automatically correct the flight angle of quadrotor with disturbance. Inertial Measurement Unit (IMU) is employed to measure the current flight attitude, and a PID controller is designed to control the motor speed so that the flight angle of quadrotor can be automatically corrected. For easy operations, a bluetooth user interface is utilized to determine parameter value and to remote control via a cell phone.
In the image recognition system, the images captured using color CCD camera through DT-Acquire Card in the computer are converted into grayscale and binarization, and the noises are eliminated through erosion and dilation. Finally, the actual locations of the target are obtained.
The Fuzzy Logic toolbox of Matlab / Simulink is utilized to design a PD fuzzy controller. The PD’s parameters are adjusted according to the position errors and the changing rate of the errors to complete the fixed-point tracking of the quadrotor.

目錄
摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
1.3 文獻回顧 3
1.4 論文架構 5
第二章 四旋翼機之介紹 6
2.1 四旋翼機簡介 6
2.2 四旋翼機飛行原理 7
2.3 實驗設備 12
第三章 系統架構 22
3.1 APM韌體燒入 23
3.2 姿態控制器設計 26
3.2.1 數位PID控制器設計 28
3.2.2手機程式製作介紹 30
3.3 影像辨識系統 34
3.3.1 影像輸入 35
3.3.2 灰階處理 36
3.3.3 影像二值化 37
3.3.4 擷取目標位置 38
3.4 視覺軌跡控制器設計 39
3.4.1 模糊控制 40
3.4.2 模糊化 41
3.4.3 知識庫 42
3.4.4 模糊推理引擎 44
3.4.5 解模糊化 44
3.4.6 模糊PD控制器 47
第四章 實驗結果與討論 52
4.1 姿態控制 52
4.2 視覺軌跡控制 60
第五章 結論 67
5.1 結論 67
5.2 未來研究建議 68
參考文獻 69
[1]H. C. T. E. Fernando, A. T. A. De Silva, M. D. C. De Zoysa, K. A. D. C. Dilshan and S. R. Munasinghe, “Modelling Simulation and Implementation of a Quadrotor UAV,” Industrial and Information Systems (ICIIS), 2013 8th IEEE International Conference on, pp. 207-212, Dec. 2013.
[2]V. Khorani, “An IMU-based System Identification Technique for Quadrotors,” in AI & Robotics and 5th RoboCup Iran Open International Symposium (RIOS2013), Tehran, pp. 1-6, Apr. 2013.
[3]P. Castillo, R. Lozano and A. Dzul, “Stabilization of a Mini Rotorcraft with Four Rotors,” IEEE Control System Magazine, Vol. 25, No. 6, pp. 45-55, Dec. 2005.
[4]N. Gageik, J. Rothe and S. Montenegro, “Data Fusion Principles for Height Control and Autonomous Landing of a Quadrocopter,” Würzburg, Sep. 2012.
[5]J. Yang and W. Yingxun, “Self-tuning PID control design for quadrotor UAV based on adaptive pole placement control,” IEEE Chinese Automation Congress, pp. 233- 237, Nov. 2013.
[6]S. Darma, J. L. Buessler, G. Hermann and B. Kusumoputro, “Visual Servoing Quadrotor Control in Autonomous Target Search,” System Engineering and Technology (ICSET), 2013 IEEE 3rd International Conference on, pp. 319-324, Aug. 2013.
[7]L. R. Morales, A. Sanchez, V. P. Vega, O.Garcia and F. Ruiz-Sanchez, “Visual Control for Trajectory Tracking of Quadrotors and Real-Time Analysis on an Emulated Environment,” IEEE American Control Conference (ACC) 2013, pp. 6315-6321, June. 2013.
[8]C. Siyuan, Z. Ting, C. Yanchun, C. Jianliang, S. Junyi and L. Jin, “A Research on Quadrotor Attitude Contorl Based on Fuzzy-PI Method,” Control Conference (CCC) 2012 31st Chinese, pp. 3548-3551, July. 2012.
[9]F. J. Niroumand, A. Fakharian and M. S. Seyedsajadi, “Fuzzy Integral Backstepping Control Approach in Attitude Stabilization of a Quadrotor UAV,” Iranian Conference on Fuzzy Systems 2013 13st, pp. 1-6, Aug. 2013.
[10]楊榮峯,四旋翼機之姿態控制,國立成功大學航空太空工程學系研究所碩士論文,2010年。
[11]翁德齡,四旋翼機的姿態感測與飛行控制,國立雲林科技大學電機工程研究所碩士論文,2011年。
[12]楊承達,四旋翼之影像追蹤實現與控制,大同大學電機工程研究所碩士論文,2014年。
[13]張顥騫,微型四旋翼垂直升降飛行載具之開發及飛試,建國科技大學自動化工程系暨機電光系統研究所碩士論文,2007年。
[14]阮國維,低風阻小型四旋翼無人飛機設計與製作,南台科技大學機械工程研究所碩士論文,2012年。
[15]陳啟川,四旋翼機之穩定與控制,逢甲大學航太與系統工程學系碩士論文,2012年。
[16]李志清、郭俊良,以ArduPilot飛控板建構無人載具系統,第七屆優質生活家庭研討會,pp. 124-128,2013年。
[17]Make國際中文版網站,http://www.makezine.com.tw/make2599131456/arduino14/
[18]廖啟賓,微型四旋翼直升機之模擬設計與控制,龍華科技大學電子工程碩士論文,2014年。
[19]方勇、楊海鵬,基於Kalman濾波模糊PID控制的直流調速系統,機電工程期刊,4期,pp. 41-43,2010年。
[20]張碩、詹森,自動控制系統-八版,鼎茂圖書,2013年。
[21]維基百科,http://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller
[22]麻省理工學院行動學習中心,http://beta.appinventor.mit.edu
[23]侯鈞驣,以Simulink模擬平台實現草履蟲之影像追蹤系統,義守大學電子工程學系碩士論文,2009年。
[24]中國生產力中心技術引進服務組 編譯,楊英魁 校閱, Fuzzy理論與應用實務,全華圖書,1992年。
[25]萬絢、林明毅、陳宏杰,模糊理論應用與實務,儒林圖書,2008年。
[26]黃文豪,雙旋翼系統之模糊順滑控制,國立宜蘭大學電機工程學系碩士論文,2008年。
[27]陳嘉偉,應用基因演算法於模糊控制器設計之研究,國立中央大學機械工程所碩士論文,2005年。
[28]戴翊展,自調式模糊理論應用於四旋翼機之姿態控制,國立宜蘭大學機系與機電工程學系碩士論文,2013年。
[29]M. Sugeno and G. T. Kang, “Structure identification of fuzzy model,” Fuzzy Sets and Systems, Vol. 28, pp. 15-33, 1988.
[30]Y. Tsukamoto, “An Approach to Fuzzy Reasoning,” In Madan M.Gupta, Rammohaw K.Ragade, and Ronald. Yager, editors, Advances in fuzzy set theory and applications, pp. 137-149, North-Holland, Amsterdam, 1979.

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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