四旋翼飛行器抗干擾控制算法設(shè)計研究.pdf

1、四旋翼飛行器是一種操作方便、結(jié)構(gòu)簡單的旋翼類無人機。能夠?qū)崿F(xiàn)垂直起降、懸停飛行和短距低速飛行等任務(wù)，在軍用和民用領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。四旋翼飛行器具有非線性、強耦合、多變量、欠驅(qū)動等特點，系統(tǒng)又易受外部干擾因素的影響進而出現(xiàn)飛行穩(wěn)定性的問題。如何改善系統(tǒng)的抗干擾能力、提高系統(tǒng)的魯棒性成為目前學(xué)術(shù)界的熱點和難點。針對這一現(xiàn)狀，本課題主要對四旋翼飛行器的抗干擾控制算法進行了研究。
　　本文基于當(dāng)前四旋翼飛行器的發(fā)展及研究現(xiàn)狀，分析

2、其在實際飛行的過程中出現(xiàn)的穩(wěn)定性問題，探究影響四旋翼飛行器穩(wěn)定飛行的干擾因素。在建立合理的四旋翼飛行器動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，對比分析了經(jīng)典PID控制算法和反步法兩種基礎(chǔ)算法，根據(jù)仿真實驗結(jié)果選取反步法作為設(shè)計抗干擾控制算法的基礎(chǔ)算法。針對反步法不能有效的抑制干擾這一問題，對反步法控制器進行改進。以反步法為基本的設(shè)計思想，引入新的控制算法和結(jié)構(gòu)，設(shè)計了增積分反步自適應(yīng)控制算法對位置進行控制，反步魯棒自適應(yīng)控制算法對姿態(tài)進行控制，所設(shè)計的干擾

3、自適應(yīng)律可以對外界擾動在線估計并實時補償，自適應(yīng)魯棒函數(shù)能夠有效的抑制外界干擾對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。機體質(zhì)量不確定性也是影響四旋翼飛行器穩(wěn)定飛行的重要因素之一，本文在同時考慮z軸方向干擾和質(zhì)量變化率的情況下，對質(zhì)量估計值進行實時估計并適當(dāng)補償。
　　在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型，分別在有擾和無擾的情況下，對所設(shè)計的抗干擾控制算法進行驗證。實驗結(jié)果表明所設(shè)計的控制器增強了飛行器對外界擾動的抗干擾能力，提高了系統(tǒng)的控制