基于預定性能的四旋翼飛行器控制方法研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學技術的突飛猛進，四旋翼飛行器逐漸朝著智能化方向發(fā)展，且在多個領域得到了越來越多的重視。與此同時，四旋翼飛行器的動力學模型具有非線性、強耦合、高階數(shù)等特點，這加重了四旋翼飛行器控制器設計的困難，其控制方法的研究也受到了越來越多的學者的關注。本文針對四旋翼飛行器的結構，從飛行原理、動力學模型、控制策略等方面進行研究，利用預定性能控制方法結合滑模控制理論進行控制器的設計，旨在提高在四旋翼飛行器控制器設計中對參數(shù)不確定性及外部擾動的

2、魯棒性。本文主要研究包括以下幾個方面:
　　(1)介紹研究四旋翼飛行器的背景、意義及現(xiàn)狀，并詳細介紹了坐標系的建立及轉(zhuǎn)換，在此基礎上，采用牛頓-歐拉方法對四旋翼飛行器進行建模，針對實驗平臺得到其數(shù)學模型，并采用雙閉環(huán)控制策略分析了其控制方法。
　　(2)介紹了滑?？刂频幕驹硪约翱焖俳K端滑?？刂评碚摰膬?yōu)越性，同時采用預定性能的控制策略，將兩種控制方法有機結合起來，針對四旋翼飛行器的雙閉環(huán)控制策略（內(nèi)環(huán)姿態(tài)控制及外環(huán)位置控制

3、）設計了基于預定性能的快速終端滑?？刂破鳎ㄟ^仿真及實驗驗證了算法的有效性及控制策略的合理性。
　　(3)針對傳統(tǒng)滑?？刂圃诘竭_階段魯棒性較差的特點，介紹時變滑?？刂评碚?，并在現(xiàn)有時變滑模理論的基礎上利用微分跟蹤器設計新型的時變終端滑?？刂破?，使系統(tǒng)狀態(tài)初始值就在滑模面上，消除了到達階段，使其具有全局魯棒性，根據(jù)此滑模面設計了姿態(tài)角控制器，仿真及實驗結果證明了本方法不但使閉環(huán)系統(tǒng)所有信號有界，而且使得姿態(tài)角按照預先設定的性能收斂。