基于反演的四旋翼无人飞行器姿态自适应控制

宋召青，刘晓，赵贺伟

(海军航空工程学院：a.七系,b.研究生管理大队,c.控制工程系,山东 烟台 264001)

0 引言

四旋翼无人飞行器具有非线性、多变量、强耦合和不确定性等特点，其布局新颖、结构紧凑，四个旋翼均匀的分布在支架的末端，分别由四个电机独立驱动。四旋翼无人飞行器能够进行垂直起降、悬停，对场地的要求较小。因此在未来战争中，可发挥战术侦察、电磁干扰等功能。但由于建模的不精确性、外围环境的不确定性等综合因素，四旋翼无人飞行器的控制仍是学术界的难点。

近年来，学者尝试采用线性化模型以及选取特定工作点来进行控制，但此类方法具有一定的局限性，不能适应复杂多变的状况。如DI控制[3]、PD控制[4]，虽然实现了较强的鲁棒性，但在受到干扰时，控制精度不理想。PID控制[5-9]和LQ[10]控制由于忽略了模型的非线性因素，导致模型的精度较差，影响了控制的精度。其中文献[6-7]分别采用了非线性PID控制和专家控制PID，提高了控制的精度。文章[11]通过建立准LPV模型，设计了H回路成型控制器，该控制器抗干扰能力较强，鲁棒性较好，但忽略了耦合项及干扰，控制的精度较低。为改善控制的效果，研究人员采用现代控制理论来对四旋翼无人飞行器进行控制，如文章[12-18]通过设计非线性自适应控制器的方法，来解决满足参数线性化这类不确定性的问题。采用反步递推设计，对参数的不确定性、外部干扰等因素采用自适应控制，并利用构造李雅普诺夫函数方法来实现系统的渐近稳定。……