六旋翼飛行器軌跡跟蹤的控制方法研究.pdf

1、隨著MEMS(Micro Electro Mechanical System，微機電系統(tǒng))技術(shù)的發(fā)展，體積小、重量輕的MEMS慣性導(dǎo)航系統(tǒng)大量涌現(xiàn)，為多旋翼飛行器自主飛行控制和研究提供了可能。具有結(jié)構(gòu)簡單、負(fù)載能力強、系統(tǒng)可靠性好、易于操作等特點的六旋翼飛行器在現(xiàn)代社會的各個領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。多旋翼飛行器在相關(guān)領(lǐng)域更好地應(yīng)用取決于飛行器飛行姿態(tài)的穩(wěn)定和精確跟蹤預(yù)定軌跡的能力，由此本文以六旋翼飛行器為研究對象來對飛行器軌跡跟蹤控制方法進(jìn)行研

2、究。由于飛行器實現(xiàn)軌跡跟蹤控制的前提是飛行姿態(tài)的穩(wěn)定控制，文中首先結(jié)合六旋翼飛行器數(shù)學(xué)模型對飛行器姿態(tài)采用PID控制，ADRC(ActiveDisturbance Rejection Control，自抗擾控制)，LADRC(Linear Active Disturbance RejectionControl，線性自抗擾控制)來進(jìn)行深入研究，并采用軟件仿真形式對所設(shè)計控制器的有效性進(jìn)行驗證。再在六旋翼姿態(tài)控制的研究基礎(chǔ)上，設(shè)計六旋翼飛行

3、器軌跡跟蹤控制器并進(jìn)行仿真驗證。主要內(nèi)容研究如下:
　　首先，介紹六旋翼飛行器機體結(jié)構(gòu)和飛行工作原理，結(jié)合對飛行器的姿態(tài)角變換關(guān)系、旋翼的受力分析、各個旋翼的力矩分析和相關(guān)物理定律，建立六旋翼飛行器運動學(xué)模型和動力學(xué)模型。
　　其次，對已搭建的六旋翼飛行器數(shù)學(xué)模型進(jìn)行適當(dāng)變形簡化，結(jié)合經(jīng)典PID控制理論設(shè)計六旋翼飛行器姿態(tài)控制器，并對其在理想情況和外擾下的飛行姿態(tài)進(jìn)行控制。針對PID控制下的六旋翼飛行器姿態(tài)控制效果的不足，結(jié)

4、合自抗擾控制思想設(shè)計具有抗干擾能力強的自抗擾姿態(tài)控制器對六旋翼飛行器飛行姿態(tài)進(jìn)行控制。
　　再次，基于自抗擾控制算法調(diào)整參數(shù)多且參數(shù)整定方法復(fù)雜等因素考慮，對自抗擾控制器的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行線性化改進(jìn)得到線性自抗擾控制器，來對六旋翼飛行器飛行姿態(tài)進(jìn)行控制。
　　最后，基于經(jīng)典PID控制器、自抗擾控制器、線性自抗擾控制器對六旋翼飛行器飛行姿態(tài)控制效果的分析，結(jié)合六旋翼數(shù)學(xué)模型的特點，采用PID控制來設(shè)計飛行器位置控制器并對期望位置信