倾转定翼无人机姿态控制系统设计

王廷廷， 钱承山，张永宏，毛海强，朱灵龙

(1.南京信息工程大学 信息与控制学院，南京 210044； 2.南京信息工程大学 计算机与软件学院，南京 210044)

倾转定翼无人机姿态控制系统设计

王廷廷1， 钱承山2，张永宏1，毛海强1，朱灵龙1

(1.南京信息工程大学 信息与控制学院，南京 210044； 2.南京信息工程大学 计算机与软件学院，南京 210044)

所研究对象为四旋翼倾转定翼无人机(Quad Tilt Wing-Unmanned Aerial Vehicle, QTW-UAV)，首先对QTW-UAV的直升机模式进行动力学特性分析，建立其滚转运动数学模型，然后设计了基于模型参考的PID自适应控制器，在传统PID控制方法的基础上融合自适应控制算法，给出PID参数自整定率，实现了QTW-UAV姿态角的自适应控制；仿真结果表明，设计的控制器具有良好的稳态和跟踪性能，实现了QTW-UAV姿态稳定控制。

倾转定翼；无人机；PID参数整定；模型参考自适应控制

0 引言

无人机由于其具有多功能性、隐蔽性等特点，近年来引起了人们的广泛关注。尤其是倾转翼无人机，因其兼具垂直起降、定点悬浮、高速巡航的能力，世界各航空大国、强国都对其展开了深入研究。欧美各国相继开发了XV-3，XV-15，V-22，BA-609，EagleEye等型号倾转旋翼飞机。美国于1998年完成第一架倾转旋翼无人机的试飞，即大家所熟知的“鹰眼”。对于倾转定翼机，日本千叶大学采用LQI控制方法，对其垂直起降模式进行控制，取得良好控制效果[1]；土耳其萨班哲大学自行研制了SUAVI样机，给出机身设计方案，并做了风洞试验，采用PID经典控制算法，进行多级控制[2]。

本文所研究的倾转定翼无人机QTW-UAV兼具旋翼机及固定翼机两种飞行器的优点，同时也克服了倾转旋翼机的一部分缺点，采用了倾转定翼结构，更大化的利用气动效率；……