应用于共轴双旋翼飞行器的姿态控制系统设计*

李普森， 张 浩,2,3， 高 永， 王思孝

(1.中国海洋大学 信息科学与工程学院，山东 青岛 266100；2. 海洋短波通信开放工作室，山东 青岛 266200；3.青岛海洋科学与技术试点国家实验室，山东 青岛 266200)

0 引 言

随着计算机技术以及飞行器设计行业的发展，近年来国际范围内掀起了无人飞行器的研制热潮，目前小型无人飞行器广泛应用于各个领域。国内外研制的旋翼式飞行器主要分为单旋翼飞行器，共轴双旋翼飞行器、多旋翼飞行器，此类飞行器体积较小，灵活性较好，且能够在比较狭小的空间内长时间实现空中稳定悬停、垂直起降和多方向自由飞行[1]。其中共轴双旋翼无人飞行器和传统多旋翼无人飞行器相比，机械结构更加简单紧凑，在对旋翼进行折叠设计之后尺寸更小，更加便携[2]；和单旋翼飞行器相比，悬停效率更高。综合以上的特性，共轴双旋翼无人飞行器是一种优良的飞行器配置方案。

然而，与目前研究十分成熟的多旋翼飞行器相比，国内外学者很少对共轴双旋翼飞行器进行研究。目前国内外研究工作主要有：美国 Drexel大学 Husnic Z对一种微型共轴双旋翼直升机设计了控制器，并进行了联合仿真[3];Maryland大学Lee T E对双旋翼涵道飞行器的悬停和前进飞行性能进行了研究[4]；沈阳理工大学暴庆攀对共轴双旋翼飞行器在悬停状态下的姿态控制进行了研究[5];北京理工大学肖大华设计了一种微小型球形飞行器[6]；陈保国等人针对共轴双旋翼飞行器设计了模糊比例—积分—微分(proportional integral differential,PID)姿态控制器[7]。……