基于預(yù)定性能的四旋翼飛行器控制方法研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的突飛猛進，四旋翼飛行器逐漸朝著智能化方向發(fā)展，且在多個領(lǐng)域得到了越來越多的重視。與此同時，四旋翼飛行器的動力學(xué)模型具有非線性、強耦合、高階數(shù)等特點，這加重了四旋翼飛行器控制器設(shè)計的困難，其控制方法的研究也受到了越來越多的學(xué)者的關(guān)注。本文針對四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)，從飛行原理、動力學(xué)模型、控制策略等方面進行研究，利用預(yù)定性能控制方法結(jié)合滑模控制理論進行控制器的設(shè)計，旨在提高在四旋翼飛行器控制器設(shè)計中對參數(shù)不確定性及外部擾動的

2、魯棒性。本文主要研究包括以下幾個方面:
　　(1)介紹研究四旋翼飛行器的背景、意義及現(xiàn)狀，并詳細介紹了坐標系的建立及轉(zhuǎn)換，在此基礎(chǔ)上，采用牛頓-歐拉方法對四旋翼飛行器進行建模，針對實驗平臺得到其數(shù)學(xué)模型，并采用雙閉環(huán)控制策略分析了其控制方法。
　　(2)介紹了滑?？刂频幕驹硪约翱焖俳K端滑模控制理論的優(yōu)越性，同時采用預(yù)定性能的控制策略，將兩種控制方法有機結(jié)合起來，針對四旋翼飛行器的雙閉環(huán)控制策略（內(nèi)環(huán)姿態(tài)控制及外環(huán)位置控制

3、）設(shè)計了基于預(yù)定性能的快速終端滑?？刂破?，通過仿真及實驗驗證了算法的有效性及控制策略的合理性。
　　(3)針對傳統(tǒng)滑?？刂圃诘竭_階段魯棒性較差的特點，介紹時變滑?？刂评碚?，并在現(xiàn)有時變滑模理論的基礎(chǔ)上利用微分跟蹤器設(shè)計新型的時變終端滑模控制器，使系統(tǒng)狀態(tài)初始值就在滑模面上，消除了到達階段，使其具有全局魯棒性，根據(jù)此滑模面設(shè)計了姿態(tài)角控制器，仿真及實驗結(jié)果證明了本方法不但使閉環(huán)系統(tǒng)所有信號有界，而且使得姿態(tài)角按照預(yù)先設(shè)定的性能收斂。