基于四旋翼動(dòng)力學(xué)模型的姿態(tài)角增穩(wěn)PID控制器設(shè)計(jì)

程真何

(江蘇省電力公司徐州供電公司，江蘇 徐州　221005)

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基于四旋翼動(dòng)力學(xué)模型的姿態(tài)角增穩(wěn)PID控制器設(shè)計(jì)

程真何

(江蘇省電力公司徐州供電公司，江蘇 徐州221005)

摘要：目前無人機(jī)巡檢高壓輸電線路的主要方式是通過機(jī)載可見光相機(jī)以及紅外相機(jī)對巡檢對象進(jìn)行拍攝獲取相關(guān)影像資料，而無人機(jī)在空中懸停由于受到各種因素的干擾使相機(jī)在拍攝時(shí)對焦困難。針對上述問題，設(shè)計(jì)了基于四旋翼動(dòng)力學(xué)模型的PID控制器。首先介紹了四旋翼無人機(jī)的飛行原理，然后對四旋翼動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了推導(dǎo)，進(jìn)而在模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了PID控制器，最后通過仿真和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了控制器在實(shí)現(xiàn)無人機(jī)懸停姿態(tài)角增穩(wěn)上的有效性。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)；巡檢；比例積分微分控制；姿態(tài)角增穩(wěn)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對無人機(jī)的相關(guān)研究成為智能控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，研究者們針對無人機(jī)的飛行穩(wěn)定控制和無人機(jī)的應(yīng)用做了多方面的研究。

將無人機(jī)用于輸電線巡檢最早于2008年提出，經(jīng)過多年的應(yīng)用，取得了重大的進(jìn)步。無人機(jī)輸電線路巡線是一種快速、高效、前途廣闊的巡線方式[1]，其強(qiáng)適應(yīng)性、高效的巡檢模式相比于傳統(tǒng)的人工巡檢方式更智能、更安全，可替代人工完成危險(xiǎn)或難以到達(dá)區(qū)域的電路巡檢任務(wù)。文獻(xiàn)[2]、[3]開發(fā)了基于多旋翼無人機(jī)的輸電線路智能巡檢系統(tǒng)，并初步應(yīng)用于輸電線巡檢。無人機(jī)在空中飛行時(shí)受到的干擾較多，包括周圍氣流擾動(dòng)及無人機(jī)機(jī)體震動(dòng)，無人機(jī)空中姿態(tài)角控制得好壞直接影響到無人機(jī)的穩(wěn)定飛行，文獻(xiàn)[4]介紹了一種無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)，使用兩種不同的控制器實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)的穩(wěn)定飛行?！?br>