基于人工鱼群PID控制算法的四旋翼飞行器控制

方璇,钟伯成

(上海工程技术大学 电子电气工程学院,上海201620)

摘要针对传统的试凑法对四旋翼飞行器PID控制参数的整定精确度低等问题,提出采用全局人工鱼群算法将PID的3个参数作为鱼群中的一个个体组合,根据目标函数的变化情况及个体的状态,进行觅食、聚群、追尾等行为选择,从而在全局范围内搜索PID参数的最优组合,并结合动力学模型实现飞行器的飞行控制。仿真结果表明,全局人工鱼群算法具有更高的适应性和鲁棒性,且提高了系统的精度。

关键词四旋翼;飞行控制;PID参数整定;人工鱼群算法

收稿日期:2015-09-13

基金项目:上海工程技术大学研究生创新基金资助项目(E1-0903-15-01028)

作者简介:方璇(1992—),女,硕士研究生。研究方向:智能控制,四旋翼飞行器。E-mail:992387655@qq.com。钟伯成(1964—),男,博士,教授。研究方向:计算机网络。

doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2015.12.014

中图分类号TP18;TP214文献标识码A

Four-rotor Unmanned Aerial Vehicles Control System Based onPID Controller of Artificial Fish Swarm Algorithm

FANG Xuan,ZHONG Bocheng

(School of Electronic and Electrical Engineering,Shanghai University of Engineering Science,Shanghai 201620,China)

AbstractThe tuning of PID parameter of the Four-rotor by trial and error method suffers low accuracy and unstable performance.The global artificial fish swarm algorithm is applied to search the optimal solution in the global scope by preying,following,swarming,etc.The principles of the artificial fish swarm algorithm and PID algorithm are introduced.The application in the Four-rotor unmanned aerial vehicles control system of the algorithm is described in detail.Simulation results show that the controller has better response,adaptability and robustness.

Keywordsfour-rotor;flight control;PID algorithm;artificial fish swarm algorithm

四旋翼飞行器是一种6自由度的欠驱动系统,其具有体积小、重量轻、结构简单、飞行灵活等特点,被广泛应用于工业、农业、军事等领域。在四旋翼飞行器中,基于各种改进PID算法的飞行控制系统已被大量提出并应用。近年来四旋翼飞行器从室内飞行到室外飞行的发展,对飞行器的速度、稳定性和抗干扰性要求也越来越高。一个控制系统的性能与对象特征、控制方案、干扰、参数整定等因素有关。随着现代控制技术的提高,在对象、方案和干扰等基本条件保持相近水平的条件下,系统的性能主要取决于参数的整定。……