刘锦涛, 吴文海, 张源原,2, 李静

(1.海军航空工程学院 青岛校区，山东 青岛 266001； 2.海军航空兵学院 空中领航勤务系，辽宁 葫芦岛 125000；3.海军航空工程学院 战略导弹系，山东 烟台 264200)



基于视觉的无人机鲁棒tau控制方法研究

刘锦涛1, 吴文海1, 张源原1,2, 李静3

(1.海军航空工程学院 青岛校区，山东 青岛 266001； 2.海军航空兵学院 空中领航勤务系，辽宁 葫芦岛 125000；3.海军航空工程学院 战略导弹系，山东 烟台 264200)

摘要：在没有位置信息、仅有视觉信息条件下，为实现四旋翼飞行器的高度、速度同时收敛至零的平稳着陆控制，在tau导引策略的基础上，设计了一种抗扰动鲁棒tau控制器，并给出稳定性证明。在整个飞控系统设计中，根据四旋翼的动力学特点，将其分解为外环tau控制器与内环姿态控制器两部分。在由tau控制器的输出提取合力指令以及姿态控制器的姿态指令时，为满足姿态和升降速度的约束要求，进一步设计了指令饱和函数。为提高姿态抗扰动能力，设计了SO(3)滑模姿态控制器。着陆对比仿真验证结果显示，相对于已有的tau控制方法，鲁棒tau控制器具有更好的抗扰动能力和tau跟踪控制精度。

关键词：四旋翼无人机；视觉着陆；tau理论；抗扰动；鲁棒控制；滑模控制；位置控制；姿态控制

无人机目前已在军事侦察、搜索、救援、监视等领域已得到广泛应用。但一些需要与目标物体接触的高级任务，则对无人机的精确控制提出了更高的要求，例如着陆、栖息(perching)、物体抓取、空中加油、移动目标拦截、空中对接等。不仅需要精确的空间位置控制，还需要精确的时间控制(即机动完成时间)。……