沈智鹏,曹晓明

(大连海事大学船舶电气工程学院,辽宁 大连 116026)

0 引 言

四旋翼飞行器具有结构简单、机动性强和成本低廉等优点,在侦察巡逻、影视制作和货物运输等场合得到了广泛应用。四旋翼系统的强耦合特性和复杂的动力学特性使得其模型很难精确建立[1],因此要设计轨迹精确跟踪的控制器具有一定挑战性,而且运动中的飞行器不可避免地受外界扰动的影响,这就进一步增加了控制器设计的难度。

反演法能够使控制器设计过程系统化、结构化,且可消除不确定性为匹配条件的限制,因此被广泛应用于非线性系统控制器设计中。文献[2]应用积分反步法并结合李雅普诺夫理论设计控制器,实现四旋翼飞行器轨迹跟踪控制。传统反演法在设计控制器时很容易出现“微分爆炸”问题,为解决这一问题,同时降低算法复杂度,动态面技术[3-5]被应用到控制器设计中。实际工况下,系统未建模动态和外界未知干扰是难以避免的,采用先进算法对其逼近能够提高系统的鲁棒性和控制精度。文献[6]考虑模型不确定性以及外界干扰的影响,提出一种新型自适应轨迹跟踪控制策略,能够有效提高飞行器系统的抗干扰能力。文献[7]针对存在未建模动态及外部扰动的四旋翼无人机姿态模型,提出一种自适应块控反演控制方法,设计控制器同时补偿模型动态不确定和外界扰动,实现轨迹跟踪控制。文献[8]把自适应反步法与双积分器李雅普诺夫函数结合使用,在控制器设计同时获得外界扰动的估计值,保证了在恒定风力干扰作用下全局轨迹跟踪误差收敛到零。……