基于四旋翼無人機(jī)控制的軌跡跟蹤優(yōu)化問題研究.pdf

1、四旋翼無人機(jī)是一種常見的旋翼式飛行器，因其可垂直起降、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、操作方便且成本較低，在軍用和民用中備受青睞，具有很高工程意義和研究價(jià)值。由于四旋翼無人機(jī)自身具有非線性、強(qiáng)耦合、欠驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)，因而其動(dòng)力學(xué)模型的建立、飛行姿態(tài)信息的獲取以及控制算法的選取和控制器的設(shè)計(jì)都是研究的難點(diǎn)。針對(duì)上述問題，本文在分析了四旋翼無人機(jī)動(dòng)態(tài)性能之后，設(shè)計(jì)了基于反步法的姿態(tài)控制器和高度控制器，并對(duì)飛行器進(jìn)行了軌跡跟蹤測(cè)試。對(duì)于基于反步法軌跡跟蹤仿真中存在的誤

2、差，又設(shè)計(jì)了基于迭代學(xué)習(xí)控制的跟蹤算法進(jìn)行優(yōu)化。主要內(nèi)容如下:
　　首先，選取地面坐標(biāo)系和機(jī)體坐標(biāo)系并推導(dǎo)出二者之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。選取歐拉角描述無人機(jī)的姿態(tài)，分析了其飛行原理。根據(jù)動(dòng)量-葉素定律和牛頓歐拉方程建立了六自由度非線性動(dòng)力學(xué)模型。
　　其次，針對(duì)四旋翼無人機(jī)上搭載的陀螺儀、地磁計(jì)和加速度計(jì)等傳感器的存在非確定性誤差，設(shè)計(jì)了基于四元數(shù)和擴(kuò)展卡爾曼濾波器的多傳感器數(shù)據(jù)融合算法，對(duì)飛行器的姿態(tài)進(jìn)行估計(jì)。仿真實(shí)驗(yàn)表明該算法的