曹永军陈再励

（1.广东省智能制造研究所 广东省现代控制与光机电技术公共实验室 2.华南智能机器人创新研究院）

基于反步法的小型无人直升机位置控制器设计*

曹永军1,2陈再励2

（1.广东省智能制造研究所 广东省现代控制与光机电技术公共实验室 2.华南智能机器人创新研究院）

针对小型无人直升机的位置控制问题，提出一种基于反步法的控制器设计方法。基于小型无人直升机非线性模型的刚体动力学，采用反步法得到力和力矩控制量，再通过数值分析得到最终舵机的控制量。通过李雅普诺夫稳定性定理严格分析了系统的稳定性，最后通过仿真，验证了控制器具有良好的位置控制性能。

无人直升机；反步法；位置控制

0 引言

小型无人直升机具有垂直起降、定点悬停的飞行特性，受场地限制影响小，且能够低空、低速在城市楼宇、山川、森林等复杂地形环境中飞行，在军事和民用领域都具有较高的应用价值。目前，小型无人直升机自主飞行控制的问题得到了国内外研究者的重点关注。

部分研究者采用强化学习等智能控制[1]方法设计飞行控制器，取得一定成果，但这类方法需要采集大量的飞行数据，同时依赖地面操控人员的经验。还有部分研究者基于直升机的线性模型，采用LQG、PID等方法设计小型无人直升机的姿态、位置控制器[2]。但小型无人直升机的系统模型是典型的含高阶非线性的系统模型，采用基于线性模型的设计方法，通常需要将其系统模型在平衡点附近进行近似线性化处理，导致控制器性能在飞行状态偏离平衡点时受到影响。……