四旋翼無人飛行器飛行控制方法研究.pdf

1、近年來，四旋翼無人飛行器應(yīng)用領(lǐng)域得到快速擴(kuò)展，尤其軍用和民用方面，被用于執(zhí)行各種任務(wù),而且，其商業(yè)化趨勢也正在凸顯。本課題主要研究了四旋翼無人飛行器的飛行控制方法，針對現(xiàn)有四旋翼無人飛行器飛行控制存在的問題，提出了不同的控制方法。
　　四旋翼無人飛行器動力學(xué)數(shù)學(xué)模型具有欠驅(qū)動、強(qiáng)耦合、非線性特點(diǎn)，導(dǎo)致控制器設(shè)計(jì)難度加大。為了更好地實(shí)現(xiàn)四旋翼無人飛行器位置與姿態(tài)跟蹤控制，同時(shí)，縮短穩(wěn)定時(shí)間以及獲得確切的滑模切換面系數(shù)，本文將模型分解

2、為全驅(qū)動和欠驅(qū)動兩個(gè)子系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）采用一種新型魯棒最終滑?？刂圃O(shè)計(jì)全驅(qū)動子系統(tǒng)的控制器。該方法能夠保證狀態(tài)變量迅速收斂于它們的期望值，縮短穩(wěn)定時(shí)間，從而該子系統(tǒng)的狀態(tài)變量成為欠驅(qū)動子系統(tǒng)的時(shí)間常量，強(qiáng)耦合性問題得到改善；采用一種滑?？刂圃O(shè)計(jì)欠驅(qū)動子系統(tǒng)的控制器，該方法能夠保證狀態(tài)變量在有限時(shí)間內(nèi)收斂于它們的期望值，從而整體上實(shí)現(xiàn)四旋翼無人飛行器位置與姿態(tài)跟蹤控制。此外，仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該控制方法的有效性和魯棒

3、性。
　?。?）采用一種二階滑模控制設(shè)計(jì)全驅(qū)動與欠驅(qū)動子系統(tǒng)的控制器?？紤]到，滑模切換面的系數(shù)是非線性的，但現(xiàn)有的大多數(shù)研究工作者進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，該系數(shù)直接被賦予具體數(shù)值，本文運(yùn)用霍爾維茲穩(wěn)定條件，最終得到了確切的滑模切換面系數(shù)。接著，為了在控制輸入飽和條件下對四旋翼無人飛行器進(jìn)行有效地控制，本文采用了一種基于控制輸入飽和的二階滑?？刂品椒ā４送?，仿真實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了該兩種控制方法的有效性和魯棒性。
　?。?）采用最優(yōu)卡爾曼濾波