摘要：基于可控性的多旋翼飞行器优化分析与验证

多旋翼飞机作为一种垂直起降飞机，一直是飞机研究领域的热点。特别是近年来，随着控制技术的发展，高性能无刷直流电机和大容量电池的出现，以及微机电系统（MEMS）的应用，多旋翼飞行器在该领域取得了长足的进步。小型无人机。目前，多旋翼飞机的结构布局多种多样，研究哪种多旋翼飞机的结构布局更优是一个非常有意义的问题。为了研究这个问题，本文将可控程度引入到多旋翼飞行器的分析中。可控性是控制理论中的一个重要概念，它表达了一个系统是否可以被控制，是一个二元概念。可控性概念是对可控性概念的概括，将可控性的二元概念扩展到连续标量概念。系统的可控性在一定程度上反映了系统控制的难易程度。目前对可控性没有统一的定义，学者们从不同的角度提出了不同的定义。本文主要进行以下研究：一是在一定程度上改进了现有的可控性概念，将原来定义的控制输入约束从[-1,1]的对称区间扩展到[a,b]非对称区间区间，并给出了基于系统离散化的可控性计算方法。其次，分析了不同结构布局的多旋翼飞行器的可控性。并对多旋翼飞行器在旋翼电机故障时的可控性进行了分析。为分析多旋翼飞机的优缺点提供了重要依据。最后搭建了多旋翼飞行器仿真平台并进行了物理实验，验证了分析方法的有效性。