四旋翼飛行器靜態H∞輸出反饋控制

丁　力，　李興成，　馮俊萍，　李尚榮，　計鵬程

(江蘇理工學院機械工程學院，江蘇 常州　213001)

0　引言

隨著空中機器人技術的發展，四旋翼飛行器被廣泛應用于工業生產，如建筑現場測繪與管理、電力巡線、橋梁架線、農田噴霧等[1-2]。然而，四旋翼是一個

強耦合、欠驅動、非線性的多輸入多輸出系統，要實現其穩定控制具有很大的挑戰。因此，開發高精度、高性能的四旋翼飛行控制系統是工業領域和學術領域共同關心的熱點。

為解決上述問題，SALIH A L等[3]將四旋翼動力學模型劃分成俯仰、橫滾、偏航與高度4個通道，設計了4個PID控制器實現各個通道的穩定控制；JAFARI H等[4]提出了一種基于LQR的四旋翼位姿控制器，通過求解Riccati方程獲得反饋增益，實現四旋翼的狀態反饋控制。近年來，研究人員發現在穩定位姿控制的基礎上，當四旋翼受到內外部集總干擾影響時，其動力學模型也會隨之改變[5]。如何以有效的控制策略來補償集總干擾已成為四旋翼技術研究的重點。CABECINHAS D等[6]提出了一種非線性自適應狀態反饋控制器來補償集總干擾的影響，實現了四旋翼跟蹤“8”字型軌跡；在獲得精準模型的基礎上，DONG W等[7]利用擴張觀測器實現對系統狀態及集總干擾的準確估計，并設計級聯式比例控制器保證四旋翼在低速條件下的穩定飛行。

本文另辟蹊徑，借鑒新加坡國立大學陳本美教授提出的靜態H∞輸出反饋控制算法[8]設計了四旋翼飛行器的位姿控制器。然而，對于該控制算法增益的求解，大多數迭代算法需要一個穩定的初始增益，這對于實際系統是很難實現的。……