基于自抗擾算法的四旋翼無(wú)人機(jī)抗風(fēng)性能研究.pdf

1、四旋翼無(wú)人機(jī)是一種能垂直起降、自主懸停和低速飛行的飛行器，相比固定翼飛行器具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。抗風(fēng)性能是體現(xiàn)四旋翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要因素之一，但因四旋翼無(wú)人機(jī)機(jī)身動(dòng)力學(xué)方程復(fù)雜，易受外界陣風(fēng)和內(nèi)部噪聲干擾，因此對(duì)四旋翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行精確地建模十分困難。本文利用X450四旋翼無(wú)人機(jī)為研究平臺(tái)，基于自抗擾算法對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行了建模仿真并在陣風(fēng)和持續(xù)風(fēng)環(huán)境中對(duì)其進(jìn)行了抗風(fēng)性研究。
　　本文首先對(duì)X450四旋翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行機(jī)身動(dòng)力學(xué)建模，利

2、用牛頓-歐拉方程和機(jī)體坐標(biāo)系-慣性坐標(biāo)系進(jìn)行力學(xué)分析，分析四旋翼無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中旋翼受空氣作用力影響情況，在適當(dāng)假設(shè)條件下對(duì)其合理線(xiàn)性化，得到機(jī)身動(dòng)力學(xué)方程和無(wú)人機(jī)的姿態(tài)、位置運(yùn)動(dòng)方程。
　　根據(jù)建立的四旋翼無(wú)人機(jī)動(dòng)力學(xué)方程和運(yùn)動(dòng)方程，通過(guò)內(nèi)環(huán)控制采取自抗擾算法，外環(huán)控制采取PID控制方法相結(jié)合分別設(shè)計(jì)姿態(tài)控制器和位置控制器。通過(guò)仿真結(jié)果表明，加入自抗擾控制器后可對(duì)系統(tǒng)內(nèi)擾和外擾進(jìn)行估算補(bǔ)償，有效提高系統(tǒng)的魯棒性。在不同的風(fēng)力等