四旋翼飛行器空間漂移抑制的研究.pdf

1、由于以往所搭載的陀螺儀、加速度計、磁力計、氣壓計、GPS為測量單元的四旋翼飛行器，已無法獲得更為準確的位姿信息，以致其在大地坐標系的水平與垂直方向上產(chǎn)生過大的空間漂移，因而不能應用于如低空（6m以下）軌跡規(guī)劃與室內(nèi)飛行等懸停要求較高的領(lǐng)域。為了使四旋翼飛行器適用以上領(lǐng)域，本文展開了對抑制其空間漂移的研究。
　　為有效抑制四旋翼飛行器的空間漂移，文章先優(yōu)化高度PID控制，采用改進的卡爾曼濾波算法融合氣壓計與超聲波傳感器的測量值，從而

2、獲得更為準確的高度信息，將此引入到高度PID控制的反饋環(huán)，得到抑制其垂直漂移的算法；然后優(yōu)化雙環(huán)PID姿態(tài)控制，通過改進的PryLK光流算法結(jié)合光流模塊以獲取準確的機身水平速度，并將其引入至雙環(huán)PID姿態(tài)控制的內(nèi)環(huán)中，以加快內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)時間，得到抑制其水平漂移算法。最后通過 FreeRTOS操作系統(tǒng)將優(yōu)化的高度PID控制算法與優(yōu)化的雙環(huán)PID姿態(tài)控制算法作以整合，得到抑制四旋翼飛行器的空間漂移算法。
　　通過對抑制四旋翼飛行器垂直漂

3、移算法、抑制四旋翼飛行器水平漂移算法及綜合兩算法的仿真與試驗的結(jié)果可以得出：
　　1）未經(jīng)優(yōu)化的高度PID控制會在機身垂直方向上產(chǎn)生約0.89m的漂移，而未經(jīng)優(yōu)化的雙環(huán)PID控制的機身水平速度約在﹣0.28m/s至0.20m/s的范圍變化，其水平漂移程度較大；
　　2）經(jīng)由改進的卡爾曼濾波算法優(yōu)化的高度PID控制，比原卡爾曼濾波算法所優(yōu)化的高度PID控制，進一步降低了四旋翼飛行器的垂直漂移，且提高了算法的收斂速率。