四旋翼飞行器姿态控制方法研究

Research on Attitude Control Methods of Quadrotor Aircraft

为了提高四旋翼飞行器在内部参数摄动和外部干扰情况下的控制精度和控制效果,提出一种基于自适应的反步滑模控制算法。首先,根据牛顿—欧拉公式建立四旋翼飞行器的非线性数学模型,将(x,y,z,Ψ)作为四旋翼飞行器的4个输入,接着,通过引入反步控制将四旋翼飞行器分为位置子系统和姿态子系统,并且实现四旋翼飞行器欠驱动部分的控制,并解算出系统姿态参考值;然后,通过应用滑模变结构控制的特点来抑制系统内部参数摄动和外部干扰;最后,加入自适应控制来估计扰动参数的不确定性,并利用李雅普诺夫稳定性理论证明上述闭环系统的稳定性。通过MATLAB/Simulink2019a进行仿真,仿真实验结果表明,根据上述设计的控制器在一定程度上具有响应时间短、收敛速度快、抗干扰性强等特点。