基于反步法的四旋翼飛行器非線性控制.pdf

1、四旋翼飛行器屬于旋翼類無人機的一種，由于其具有可垂直起降、對外界環(huán)境要求低、機動性強、穩(wěn)定性高、操作方便等特點，在各軍用領域和民用領域都倍受青睞，具有很高的使用價值。四旋翼飛行器自身具有耦合性、欠驅動性、非線性等特點，實現其穩(wěn)定飛行對于微處理器、傳感器、機械設計、導航算法、控制方法等各方面的技術都有較高的要求。因此，四旋翼飛行器的研究給上述技術領域的發(fā)展提供了一個便捷、有效的平臺，意義非常重大。
　　首先，在考慮氣動干擾、陀螺力矩

2、干擾、陀螺安裝誤差角等因素的前提下，精確建立了四旋翼飛行器的六自由度動力學方程?；诮⒌膭恿W模型，對四旋翼飛行器的耦合性、欠驅動性等特點進行了具體的分析?？紤]四旋翼飛行器實際應用時的信號傳遞，并結合上面對其特性的分析，構造了以姿態(tài)回路為內回路、以位置回路為外回路的雙回路控制結構和劃分為高度通道、偏航通道、俯仰通道、滾轉通道的四通道控制結構。
　　其次，對反步法的主要思想、推導過程、應用范圍及其控制器的結構和特點進行了詳細、深入

3、的分析。在雙回路控制結構的基礎上，將反步法應用到前面得到的四旋翼飛行器動力學模型中，求解出相應的位置控制器和姿態(tài)控制器。通過在定點懸停、跟蹤常值速度信號以及軌跡跟蹤三種情況下的仿真，驗證了所設計的控制器能夠使系統穩(wěn)定，但不能對外界干擾起到良好的抑制效果。
　　再次，針對上述控制器不能有效地抑制常值等形式的干擾，并在考慮系統響應特性的基礎上，對上面得到的反步法控制器進行了改進設計，通過大量的仿真實驗，驗證了所得控制器的合理性與有效性