施 建

(浙江科技学院 信息与电子学院，杭州 310023)

0 引言

小型四旋翼飞行器拥有六自由度(位置及姿态)以及4个控制输入(旋翼转速)的强抗干扰驱动系统，具备变量多元、非线性、强耦合以及干扰敏感性等特点，导致飞行操控系统设计有很大挑战[1]。另外，控制器功能特性会被模型精准度以及传感器准确度干扰，控制姿态是飞行控制中最为重要的一环[2]。对于小型四旋翼飞行器姿态的管控，当前研究比较多的是鲁棒、自适应、非线性的控制等，但是以上这些方法要求模型精度达到很高的标准，控制系统设计具有复杂性，也会存在诸多不同的缺陷，造成应用具有局限性[3]。在此基础上，以自抗扰解耦模型为基础的四旋翼姿态控制器的设计被提出来。自抗扰控制器无需借助系统精度，而利用避免误差的方式，算法运算简便、具有鲁棒性、适应性强、抗干扰能力强等优势，而且控制系统的动态性和稳态性很好。引进自抗扰控制技术，能够有效缓解非线性耦合系统的操控问题。

1 四旋翼姿态控制器硬件结构设计

基于自抗扰解耦模型的四旋翼姿态控制器硬件结构设计如图1所示。

图1 硬件结构设计

计算机通过PCIE-PCI转接卡和运动控制板卡连接起来，它借助安置在平台的三个编码器对飞行仿真器的俯仰角、横滚角、偏航角的信息数据进行实时探测与记录，之后借助运动控制板卡对控制器计算4个电机的控制量进行反馈，同时启动电机，使螺旋桨形成升、降力，进而保证控制的稳定性[4-6]。……