四旋翼飞行器建模及其运动控制

作者：郭勇; 汪大伟; 邓宇

来源：传感器与微系统, 2017, 36(11): 38-41.

DOI：10.13873/j.1000-9787(2017)11-0038-04

• 四旋翼飞行器
• 反步法
• 非线性
• 控制律
• 比例—积分—微分

针对四旋翼飞行器是一个欠驱动、强耦合、非线性系统,提出了运用反步法解决系统非线性问题,达到对飞行器快速、准确、稳定控制目的。研究了以反步法作为非线性设计工具对飞行器控制系统的设计问题,将飞行控制系统分为内外环2个子系统。建立四旋翼飞行器动力学及运动学方程,并对数学模型进行适当简化。利用反步法求解飞行器内环姿态控制律,实现对目标姿态角的稳定控制;利用比例—积分—微分(PID)作为飞行器外环位置控制律,实现对目标位置的稳定控制。搭建飞行器系统模型,进行Matlab/Simulink仿真实验,结果表明:在小角度飞行和悬停状态下,飞行器的位置与姿态精度得到了有效控制,验证了数学模型与控制律设计的准确性。

• 单位
  中南大学; 山河智能装备股份有限公司; 高性能复杂制造国家重点实验室