基于前饋補償的PD四旋翼無人機軌跡跟蹤控制*

劉栩粼 胡德清

（四川信息職業技術學院電子與物聯網學院 廣元 628000）

1 引言

近年來，由于四旋翼無人機具有成本低廉、易操控等特征，特別是在許多高風險、高強度的任務中更具備獨特優勢，在災害救援、軍事、精細化巡檢等領域得到了廣泛應用，并且受到了越來越多的關注。眾所周知，自主飛行控制算法是保證無人機擁有良好的穩定性、良品率和適應性的關鍵技術，因此，注重研究其飛行控制方法一直是四旋翼無人機產業發展的重要熱點之一［1～4］。

經典PID控制算法是普遍應用于飛行控制系統中的研究方法之一［5～10］。PID控制雖是工程實踐應用最廣泛的控制技術，但它又存在著自身的缺陷，如參數整定的過程較繁復、缺乏可移植性、解耦控制和魯棒控制等［11～13］。正因為存在以上缺點，四旋翼UAV飛行控制性能難以得到提升。伴隨著新型材料、微機電及控制技術的發展，以及新技術與PID控制方法相融合的優良PID控制方法也在無人機飛控中得到了大批的應用［14］，比如，為了實現四旋翼無人機的靈活機動性和穩定性［15］，利用非線性控制方法來控制四旋翼無人機飛行位置的勘定及飛機的飛行姿態；又比如，針對無人機存在的動態調節不理想、控制器反應時間過長，調節量大等問題，范怡敏等人在文獻［16］的基礎上，引入神經網絡設計了控制方法，該方法不僅實現了無人機的自我控制，同時還縮短了無人機自我控制的過渡過程［17］；王祺等［18］基于模糊自適應控制方法，通過補償項消除干擾以及在線估計PID系數，設計并解決了無人機目標追蹤自適應控制。……