四旋翼飞行器动态粒子群优化算法的PID控制技术

胡文华，曹仁赢，温泽之，刘剑锋

(华东交通大学 电气与自动化工程学院，南昌 330013)

0 引 言

得益于传感器、微处理器、通信以及新材料等技术领域的飞速发展，并应用于四旋翼飞行器上，使四旋翼飞行器具有体积小、灵活度高、结构简单、性能可靠的特点，现已在各行各业得到深入的应用。例如农业领域：无人机农作物监测、数据采集，无人机农药喷洒除害；能源领域：输电线路无人机巡检[1]，石油和天然气管道设备检测；公共安全领域：在突发事件中，无人机可大范围监控和搜索，迅速传递现场情况；媒体领域：采用无人机摄影，为记者、摄影师提够独特的视角；军事领域：无人机参与战场勘察、火力支援、目标跟踪等；除此之外，无人机还在环境评估、交通调控、基础设施建设、物流、家庭娱乐方面有着广泛的应用。在此背景下，研发具有高可靠性、高精度、控制迅速的四旋翼飞行器控制系统是工业界和学术界都广泛关注的课题。

PID控制[2-4]技术是工业生产过程中应用最广，也是最成熟的控制技术。对于线性系统，PID控制能达到较好的控制品质且参数整定难度小、计算量不大。然而，对于欠驱动、强耦合、非线性、多变量的四旋翼飞行器，采用常规的PID参数整定方法则计算量复杂，不能获得最优的控制参数，难以满足飞行器设计需求。由此，在实际工程中往往采用各种改进PID[5-7]控制技术，其中就有基于粒子群优化(PSO)算法的PID控制技术，然而对于四旋翼飞行器的复杂控制系统以标准PSO算法改进的控制技术存在陷入局部最优和收敛速度慢的问题。……