焦海林，郭玉英，朱正为

（西南科技大学信息工程学院，四川绵阳 621010）

（*通信作者电子邮箱2513386874@qq.com）

0 引言

在复杂、危险环境中吊舱精准投放等任务需求背景下，对无人机（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）吊挂飞行控制系统的安全性要求越来越高。抑制载荷摆动是吊挂飞行控制面临的一个实际问题，吊挂载荷显著地改变了UAV 的动态特性［1-2］，所以UAV吊挂飞行不仅具有挑战性而且具有危险性。

目前，国内一些学者在UAV 吊挂飞行控制方面做了一些研究，如鲜斌教授团队建立了四旋翼UAV 吊挂系统模型，并通过李雅普诺夫稳定性分析和拉塞尔不变性原理对闭环系统的稳定性进行了证明，最后通过数值仿真验证了所设计的非线性控制器的有效性［3-5］；文献［6-8］通过相平面分析法构造了分段式加速度轨迹，并基于反步法设计了一种非线性跟踪控制器，仿真验证了该方法的可行性；文献［9］利用扩张状态观测器估计四旋翼UAV 吊挂飞行过程中的扰动，并通过自抗扰控制方法抑制了载荷引起的干扰；文献［10］基于滑模控制设计了四旋翼UAV 吊挂飞行控制系统，仿真结果验证了滑模控制对负载摆动和系统不确定性具有很强的鲁棒性，实现了轨迹跟踪控制目标；文献［11］所设计的轨迹跟踪控制器能在吊挂载荷产生很大摆动情况下实现运动轨迹的有效跟踪，仿真验证了所研究飞行控制系统的有效性。上述方法均以建立较为精确的系统模型为前提，但由于UAV 吊挂系统的非线性、强耦合性、欠驱动性等特点，以及飞行过程中的干扰，如风扰，很难获得系统精确的数学模型。……