基于視覺導航小型無人機自主著陸控制策略研究與應用.pdf

1、四旋翼飛行器是一種外形新穎、性能卓越的無人直升機，具有獨特的飛行能力，已經(jīng)廣泛應用于航拍中。自主著陸是無人機飛行控制系統(tǒng)的重要功能之一，直接影響無人機自主能力和工程應用水平。本文以 X450四旋翼飛行器為平臺，主要研究其飛行控制與基于視覺導航的自主著陸中的控制策略問題。
　　本文首先對已建立的四旋翼飛行器數(shù)學模型進行了懸停工作點的配平及線性化，分析了其線性化結(jié)果，通過對模型的分析發(fā)現(xiàn)所建模型與實際四旋翼飛行器有一定的誤差，所建模型

2、并不精確。分析四旋翼飛行器所做任務，文中考慮四旋翼無人機在巡航、點對點等飛行狀態(tài)下還是采用GPS導航方式進行工作，僅僅在自主著陸狀態(tài)下采用視覺系統(tǒng)進行著陸導航。
　　根據(jù)所建模型不精確和飛行器易受外界擾動的特點內(nèi)環(huán)姿態(tài)控制采用自抗擾控制，外環(huán)位置控制采用經(jīng)典PID控制的方法。仿真結(jié)果表明，自抗擾具有良好的魯棒性，可以對內(nèi)擾（模型參數(shù)不確定）和外擾進行估計補償。PID/ADRC控制結(jié)構(gòu)能讓四旋翼飛行器很好的跟蹤預定軌跡?；谝曈X系統(tǒng)

3、與GPS導航系統(tǒng)的區(qū)別，提出視覺著陸控制過程采用單獨的控制算法。
　　根據(jù)視覺系統(tǒng)獲取信息滯后以及視覺采樣頻率與控制采樣頻率不統(tǒng)一的問題，本文提出對視覺信息進行預測和插補。通過采用AR模型預測方法對飛行器與著陸場相對位置進行處理建立AR模型，再采用遺忘因子遞歸最小二乘法來估計AR模型中的參數(shù)，解決系統(tǒng)延遲問題，仿真結(jié)果表明此預測方法具有較好的效果。
　　最后，本文進行了四旋翼飛行器的整個控制系統(tǒng)仿真驗證。仿真采用了State