四旋翼飛行仿真器的PID神經元網絡控制器設計

劉祚時，陳 飛，徐燕生，曾 鋒

（江西理工大學機電工程學院，江西贛州 341000）

1 引言

隨著科技的快速發展，旋翼式飛行器也在不斷發展。旋翼式飛行器因有著操作靈敏、控制穩定且應用廣泛等優點，具有較高的應用潛力與研究價值。

控制器的實時性和精確性是旋翼式飛行器研究者不斷追求的目標，其控制方法主要有PID控制、LQR控制、反步式控制等，但它們在一定程度上很難保證實時性和精確性的高度統一。其中，對于PID控制是最為簡單，有效的控制方法，但在閉環系統中容易產生“快速性”和“超調”等問題，對PID控制進行優化也是常用方法。文獻[1]提出了與辨識的模糊模型結合使用的PID 控制器，但在進行模糊C均值聚類時采集數據大，實時控制精確度不高。文獻[2]采用改進的PSO 算法和遺傳算法對PID 參數進行優化，但計算過程復雜、周期長，難以實現實時控制；文獻[3]魯棒性較好且穩態誤差小，但有一定的滯后性。對此，文獻[4]提出了基于擴張狀態觀測器（ESO）的LQR控制策略，確保控制對象在復雜環境下的可靠性，但ESO參數的設置具有不確定性，難以獲得準確值。文獻[5]提出了一種基于線性模型的新型LQR控制器，但計算過程也較復雜，難以有效進行實時控制；另外，反步式控制方法是將整個控制系統分解為若干步，每步都引入一個虛擬控制量，構成函數，使系統穩定，來達到逐漸實現調節和跟蹤控制[6?7]，文獻[8]提出了一種自適應積分反步式控制方法應用于飛行器跟蹤期望軌跡，但需要提前估計飛行軌跡路徑。……