四旋翼飛行器自主飛行控制方法的研究.pdf

1、四旋翼飛行器以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)動(dòng)性能好成為目前最普遍和最流行的多旋翼飛行器，在軍事領(lǐng)域和民用方面都具有廣闊的應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值。目前，PID控制是四旋翼飛行器姿態(tài)控制和位置控制中最常用的控制方法，PID控制方法能夠滿足常規(guī)控制需要，但對(duì)于強(qiáng)風(fēng)干擾、載荷變化等復(fù)雜擾動(dòng)和高穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性的控制要求稍顯不足，鑒于自抗擾控制（ADRC）具有抗擾能力強(qiáng)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，本文采用自抗擾控制算法對(duì)四旋翼飛行器的控制進(jìn)行應(yīng)用研究。
　　本文首先研究了四旋

2、翼飛行器的基本結(jié)構(gòu)和飛行方式，具體分析了飛行器的工作原理，如姿態(tài)解算、位置估計(jì)、姿態(tài)控制、位置控制等，為后面搭建飛行器模型和設(shè)計(jì)飛行控制器奠定基礎(chǔ)。
　　然后，根據(jù)螺旋槳空氣動(dòng)力學(xué)原理和牛頓-歐拉方程建立了四旋翼飛行器的數(shù)學(xué)模型，在MATLAB/Simulink中搭建了四旋翼飛行器的非線性仿真模型，編寫了自抗擾控制器模塊并將其應(yīng)用到四旋翼飛行器的姿態(tài)控制和位置控制仿真中，針對(duì)飛行器大角度運(yùn)行時(shí)三個(gè)姿態(tài)角之間相互影響變大和航點(diǎn)之間飛

3、行時(shí)飛行器高度下降的問(wèn)題，在姿態(tài)控制通道和高度控制通道分別專門加入了解耦模塊和傾斜補(bǔ)償模塊。在姿態(tài)和位置的穩(wěn)定性，跟隨性，抗擾性仿真測(cè)試中，自抗擾控制算法與PID相比要表現(xiàn)出一定的優(yōu)越性，驗(yàn)證了自抗擾控制算法在四旋翼飛行控制中的有效性。
　　最后，應(yīng)用APM飛控、電機(jī)、電調(diào)、鋰電池、機(jī)架等配件組建了四旋翼飛行器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)?；贏PM開(kāi)源飛控的程序結(jié)構(gòu)，用專業(yè)開(kāi)發(fā)工具在姿態(tài)控制庫(kù)中編寫了自抗擾控制算法，在系留試驗(yàn)中對(duì)飛行器進(jìn)行橫滾、俯