颉俊杰，赵志刚，孟佳东

(兰州交通大学 机电工程学院，甘肃 兰州 730070)

0 引 言

四旋翼飞行器是一种可以垂直起降、悬停以及快速改变航向的无人飞行器，它结构简单、紧凑，操作灵活方便，能够在狭小的空间内完成各种飞行任务，具有重要的军事和民用价值，同时，四旋翼飞行器是一个多输入多输出的非线性、欠驱动、强耦合系统[1]，模型参数具有不确定性和时变性，在复杂环境下执行任务时容易受到外界环境的干扰，导致常规PID控制器很难使四旋翼按照期望的轨迹稳定飞行。因此，为了实现四旋翼飞行器安全、平稳、可靠的飞行，必须设计性能更加优越的控制系统[2]。

目前，国内外众多学者对四旋翼飞行器的控制系统研究已经取得了不少成果，文献[3～5]在动力学模型基础上，分别采用串级PID控制和模糊PID控制方法对四旋翼飞行器进行姿态和位置控制，通过反复整定控制参数取得了一定的控制效果；文献[6]对多输入多输出小型同轴式旋翼飞行器的动力学状态空间模型进行参数辨识，然后对模型进行线性化处理并设计了悬停状态下的LQ控制器。上述控制方法在室内飞行实验中均取得了比较理想的控制效果，但在复杂气象环境下的室外飞行实验中控制效果不理想，飞行器会出现明显的漂移和震动。

为了解决四旋翼飞行器在复杂气象环境下参数不确定性和时变性所带来的漂移和震动，提高飞行器的抗干扰能力和控制效果，在动力学模型基础上划分控制任务，并基于Lyapunov稳定性理论，设计自适应控制器。……