微型多旋翼飛行器控制技術(shù)研究.pdf

1、微型多旋翼飛行器（Micro Multi-rotor，MMR）以結(jié)構(gòu)輕巧、飛行穩(wěn)定、成本低廉的特點(diǎn)受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，已在民用和軍事領(lǐng)域得到了初步應(yīng)用。本文以MMR的控制與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)為目標(biāo)，著重開(kāi)展了一系列研究工作，具體如下。
　　首先針對(duì)平衡點(diǎn)附近線性化的MMR模型設(shè)計(jì)了P-PID控制器，以實(shí)現(xiàn)姿態(tài)、高度、位置的穩(wěn)定控制。鑒于PID對(duì)非線性系統(tǒng)控制的局限性，本文針對(duì)MMR每個(gè)通道的特征，引入Integral-Backsteppi

2、ng非線性控制方法，從最低階系統(tǒng)開(kāi)始基于Lyapunov理論設(shè)計(jì)了易于實(shí)現(xiàn)的非線性控制器，對(duì)姿態(tài)、高度和位置實(shí)現(xiàn)了增穩(wěn)控制。
　　單隱層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)非線性函數(shù)的在線逼近功能使其在飛行器控制中得到了廣泛應(yīng)用，并成功應(yīng)用于小型無(wú)人固定翼飛機(jī)、單旋翼直升機(jī)和涵道式直升機(jī)，本文借助于該方法設(shè)計(jì)了內(nèi)外回路結(jié)合的MMR位置增穩(wěn)控制器。內(nèi)外回路參考模型輸出作為偽控制指令，實(shí)際系統(tǒng)對(duì)參考模型的跟蹤誤差采用PD控制器提高響應(yīng)速度，近似逆模型與實(shí)際系統(tǒng)

3、的非線性誤差通過(guò)單隱層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線抵消，最終達(dá)到對(duì)MMR位置、姿態(tài)的綜合控制。
　　針對(duì)單個(gè)MMR的姿態(tài)、位置控制算法，本文設(shè)計(jì)了飛行控制器硬件平臺(tái)，并在此平臺(tái)上開(kāi)發(fā)了具有較強(qiáng)擴(kuò)展功能的嵌入式飛行控制系統(tǒng)，完成了姿態(tài)穩(wěn)定、高度保持、定點(diǎn)懸停、軌跡跟蹤等飛行試驗(yàn)，充分說(shuō)明了所研究控制方法的有效性和穩(wěn)定性。
　　在實(shí)現(xiàn)單個(gè)MMR穩(wěn)定控制和實(shí)際驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，本文對(duì)多MMR的編隊(duì)問(wèn)題也進(jìn)行了探索研究。通過(guò)定義編隊(duì)保持誤差和指令跟蹤誤