沈炜皓,李 众

(江苏科技大学电子信息学院,江苏镇江 212003)

四旋翼无人机作为新型的小型无人机,凭借其良好的机动性能,能够垂直起降,自由悬停。由于四旋翼具备这些优势,它被广泛应用于军事领域和民用领域,例如无人机群战场侦察[1]、快递投送、农业植保等[2]。就四旋翼的控制而言,其难点分为两个方面:第一,陀螺效应和外界干扰等因素的存在,使得建立准确的动力学模型异常困难;第二,四旋翼飞行器具有4个输入6个输出[3],其驱动、非线性、强耦合等特性[4]增加了设计高品质控制器的难度。针对四旋翼控制系统的设计,控制策略主要包括局部线性化、非线性控制和智能控制。局部线性化方法包括传统PID控制和最优LQR控制;非线性控制方法主要有反步法、滑模控制、预测控制、自适应控制、鲁棒控制等;智能控制方法有模糊控制、神经网络控制等。

针对四旋翼多变量、强耦合、复杂非线性的系统,反步法可以有效处理。但是,反步法对于模型中的不确定因素和外界干扰不具备良好的抵抗能力,所以通常将反步法和其他算法结合,提高其抗干扰性能。文献[5]运用自适应块反步控制法,设计了四旋翼飞行器姿态控制器。文献[6]设计了四旋翼无人机反步自适应控制器,在控制律中加入积分项,提高了系统的鲁棒性。文献[7]针对反步法的不足之处,提出一种将反步法与滑模自适应控制相结合的方法。文献[8]采用了积分饱和反步控制法,以此抵抗无人机所受的外界干扰。……