杨永刚，宋 炜

（中国民航大学a.通用航空学院；b.航空工程学院，天津 300300）

四旋翼无人机具有机动性强、操作方便等优点，在农林灌溉、物体追踪和航拍等多个领域均得到广泛的应用[1-3]。由四旋翼无人机的数学模型可知，其具有欠驱动、半耦合、多变量、非线性等特点。通常四旋翼无人机的几何尺寸较小，小尺寸设计使得其惯性大大减小，且在实际飞行过程中存在外界环境干扰和建模不确定性等问题，因此，四旋翼无人机稳定控制是研究的焦点。

针对四旋翼无人机的控制稳定问题，国内外学者提出了多种研究和控制方法。当前主要分为两类：线性控制方法和非线性控制方法。文献[4]研究了四旋翼飞行器在空间定点位置的控制问题，并针对该问题设计了模糊PID(proportion integration differentiation)控制器。文献[5]针对四旋翼剧烈振动导致的数据变异和漂移设计PID 控制器。文献[6]针对Quanser Qball-X4 四旋翼飞行器的位置跟踪问题，设计了LQR(linear quadratic regulator）控制器。文献[7]针对一个固定翼飞机四维航路点追踪进行LQG（linear quadratic gaussian）控制方案设计与测试。文献[8]对四旋翼系统进行建模，并设计H∞控制器提升控制性能。然而这些线性控制方法是在无人机的某个状态下进行假设并线性化，实际应用时，一旦无人机偏离此状态，实际模型与简化模型会有较大差别，故线性方法存在一定局限性。由于对无人机的准确控制要求增加，在控制系统设计上应考虑系统的非线性控制。目前，非线性控制方法中，滑模控制、自适应控制、动态逆控制、反步法等被学者广泛关注。……