司 勇， 王兆魁， 李东方， 吴 奇

(1.清华大学 航天航空学院，北京 100084； 2.福州大学 电气工程与自动化学院，福建 福州 350108；3.上海交通大学 电子信息与电气工程学院，上海 200230)

四旋翼无人机是一种通过遥控或机载程序实现飞行任务的无人驾驶设备。这种无人机凭借机动灵活、成本低和结构简单等优点在电力巡检、农业植保和环境监测等领域被广泛使用[1]。因此，四旋翼无人机的研究受到广大研究学者们的青睐[2-3]。

当前，四旋翼无人机的研究高度发展，研究学者们取得了颇丰的成果[4]。比较有代表性的有Draganflyer Innovation公司研发的Draganflyer系列四旋翼无人机飞行器，这种无人机在军事侦察、地质灾害测绘等领域发挥着重要作用[5-6]，操作人员可远程遥控飞行器的运动方向和速度来完成指定任务。洛桑联邦理工学院研发了两代小型四旋翼无人机 OS4和OS4Ⅱ，设计了完全自主的无人机控制系统，赋予了无人机在室内的悬停功能，提高了无人机的自主避障能力[7-10]。Kumar等研究了四旋翼无人机的编队协同控制，这使得无人机群编队在特定场景中能够完成搜索和救援任务[11-13]。

由于四旋翼无人机在飞行过程中会受到紊流风场的影响，这给无人机的轨迹跟踪运动带来了极大的挑战[14]。Chen等[15]使用PID神经网络控制算法设计了四旋翼无人机的轨迹跟踪控制器，这种控制器没有考虑风场扰动对无人机路径跟踪的影响。一旦风力扰动过大，无人机就会偏离约定轨迹。为了提高四旋翼无人机在紊流风场扰动下的轨迹跟踪稳定性，Moreno-Valenzuela等[16]提出了一种基于分布式 PID 神经网络的无人机路径跟踪控制方法，该方法采用双闭环控制方案，在一定程度上提高了无人机的轨迹跟踪稳定性等。……