四旋翼飛行器線性自抗擾控制

湯 帥, 陳奕梅

(天津工業(yè)大學(xué)電氣工程與自動化學(xué)院，天津 300387)

0 引言

近年來，隨著國內(nèi)外高校和科研機構(gòu)加大對四旋翼無人飛行器的研究力度，四旋翼無人飛行器已成為控制領(lǐng)域研究的熱點[1]。四旋翼無人飛行器是一種小型的旋翼直升機，擁有穩(wěn)定的懸停和精確的定點飛行能力，被廣泛應(yīng)用于航拍、情報偵察、電力巡檢、消防以及植保等領(lǐng)域，而且能夠在復(fù)雜和危險的環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)，具有很高的科研和實用價值。

四旋翼無人飛行器通過控制4個旋翼的轉(zhuǎn)速變換來實現(xiàn)六自由度靈活飛行，僅具有4個控制輸入，是一個典型的欠驅(qū)動系統(tǒng)，同時具有強耦合、非線性、易受外部干擾等特性[2]。對四旋翼無人飛行器自抗擾控制的研究主要集中在以下幾個方面:文獻(xiàn)[3]采用非線性自抗擾算法，具有不依賴于精確模型就能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)總擾動的實時估計和補償?shù)葍?yōu)點，但是3個組成部分都使用了非線性模塊，所以設(shè)計參數(shù)過多不易確定穩(wěn)定性邊界，容易引起抖動，難以將算法應(yīng)用于實際；文獻(xiàn)[4]采用線性自抗擾算法，參數(shù)整定簡單，當(dāng)輸入為連續(xù)時變且具有噪聲信號時，難以解決快速性和準(zhǔn)確性的矛盾，同時輸出會受到噪聲干擾。為了解決以上存在的控制參數(shù)過多、抖振、模型不準(zhǔn)確、動態(tài)性能難以滿足等問題，本文采用跟蹤微分器與線性自抗擾控制組合的算法對四旋翼無人飛行器系統(tǒng)進行控制，具有不依賴于精確的系統(tǒng)模型、能夠?qū)崟r地對系統(tǒng)內(nèi)擾和外擾進行估計和補償?shù)葍?yōu)點，并易于將研究成果應(yīng)用于實踐，具有較高的研究價值。……