風(fēng)擾下基于氣動參數(shù)估計的四旋翼無人機(jī)控制
作者：王正熙; 陳洋; 鄭秀娟; 程磊 武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院; 湖北武漢430081; 冶金自動化與檢測技術(shù)教育部工程研究中心; 湖北武漢430081
摘要：在無人機(jī)的實際飛行過程中,氣動參數(shù)辨識不準(zhǔn)確和外界風(fēng)擾引起的氣動參數(shù)時變將導(dǎo)致基于模型的無人機(jī)控制性能下降.針對這種現(xiàn)象,通過在線估計氣動參數(shù),設(shè)計了一種線性二次型調(diào)節(jié)器(LQR)飛行控制方法對轉(zhuǎn)速進(jìn)行補(bǔ)償.首先,建立四旋翼無人機(jī)動力學(xué)模型并對其進(jìn)行化簡和線性化,采用最優(yōu)控制理論設(shè)計姿態(tài)控制器和位置控制器.然后,采用卡爾曼濾波對氣動參數(shù)進(jìn)行在線估計,計算相應(yīng)的比例因子對轉(zhuǎn)速進(jìn)行補(bǔ)償,提高無人機(jī)高度和航向的控制性能.最后,通過一系列仿真實驗對該方法進(jìn)行驗證.仿真結(jié)果表明,在無人機(jī)受到風(fēng)擾導(dǎo)致氣動參數(shù)發(fā)生變化的情況下,與沒有氣動參數(shù)估計和補(bǔ)償控制的常規(guī)方法相比,高度和航向控制效果具有明顯的提升.
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