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题名基于自耦PD的四旋翼无人机轨迹跟踪控制
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作者
梁洪基
李俊丽
张元耀
陈河江
王安琪
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机构
昆明理工大学信息工程与自动化学院
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出处
《陕西理工大学学报（自然科学版）》
2024年第1期47-55,79,共10页
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基金
国家自然科学基金项目(61163051)
云南省重点研发计划项目(202002AC080001)。
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文摘
针对输入受限的四旋翼无人机,为了使其能够快速稳定地跟踪期望轨迹,使用了一种基于自耦PD(SCPD)的轨迹跟踪控制方法。该方法将四旋翼无人机系统不确定性和内外扰动等复杂因素定义为总和扰动,进而将非线性不确定系统映射为未知线性系统。根据自耦PID控制理论,为四旋翼无人机位置环和姿态环各控制通道设计了独立的SCPD控制器,并设计了一种基于误差的速度因子模型。以定点悬停、轨迹跟踪等方式,与基于传统PID和滑模控制的飞行控制系统进行了动态响应性能测试和抗干扰性能对比。仿真结果表明:基于SCPD控制的四旋翼飞行控制系统具有较优的动态响应性能和较强的抗干扰能力,验证了SCPD控制旋翼无人机轨迹跟踪的有效性。
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关键词
旋翼无人机
自耦PD控制
定点悬停
轨迹跟踪
抗干扰能力
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Keywords
quadcopter UAV
self-coupling PD control
fixed-point hovering
trajectory tracking
anti-interference ability
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分类号
TP273
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名具有执行器故障的四旋翼无人机姿态容错控制
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作者
陈河江
李俊丽
王安琪
张元耀
梁洪基
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机构
昆明理工大学信息工程与自动化学院
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出处
《飞行力学》
CSCD
北大核心
2024年第3期52-59,共8页
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基金
国家自然科学基金资助(61163051)
云南省重点研发计划资助(202002AC080001)。
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文摘
针对受多源干扰影响且具有执行器故障的四旋翼姿态系统,研究了在姿态误差变化率未知情况下指令跟踪控制问题,结合高阶滑模观测器提出了一种基于预设性能的滑模自适应自耦PD容错控制策略。首先,构建带有外部干扰和执行器故障的四旋翼姿态动力学模型,并引入虚拟控制量进行姿态跟踪误差系统的三通道解耦;其次,使用高阶滑模观测器对各通道的跟踪误差变化率和集总扰动进行有限时间估计,并引入预设性能函数,使姿态角跟踪误差限定在预设边界内;最后,基于四旋翼无人机姿态系统模型设计了一种自耦PD容错控制律,并使用积分滑模面优化传统自耦PD速度因子,实现速度因子在线自适应,并采用Lyapunov分析方法证明了控制器的稳定性。仿真结果表明,所提控制方法具有良好的容错性能和抗干扰性能。
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关键词
四旋翼无人机
执行器故障
滑模观测器
预设性能
自耦PD控制
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Keywords
quadrotor UAV
actuator failure
sliding mode observer
prescribed performance
self-coupling PD control
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分类号
V279
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
V249.1
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