基于反步滑模算法的无人机姿态鲁棒控制系统设计

针对传统无人机姿态鲁棒控制系统易受到外部干扰影响,无法精准控制姿态角、左侧舵面角和右侧舵面角,导致系统不稳定的问题,设计了基于反步滑模算法的无人机姿态鲁棒控制系统;使用TMS320F28335芯片的串级PID控制器,控制无人机中央处理机;选择MS-S3型伺服驱动器保证电机高速运动时的高转矩运行;使用STM32f407VGT6型号姿态控制器,控制旋翼姿态;在软件流程设计过程中,构建无人机动力学模型,引入反步滑模算法构建考虑姿态角动态方程,选择Lyapunov函数计算误差变量,设计滑模控制律,借助Visual C++6.0实现软件程序编写,完成无人机姿态鲁棒控制系统设计;由实验结果可知,在时间为5 s时,该系统姿态角达到6°、左侧舵面达到0.40°、右侧舵面角达到0.20°,与实际控制结果一致,具有精准控制效果。

基于反步滑模的四旋翼无人机飞行姿态自适应控制

四旋翼无人机应用频率不断增加,应用场景愈加复杂,对其飞行姿态控制性能提出了更高的要求;现有方法对四旋翼无人机进行位姿控制后,可能会导致无人机的飞行行为出现发散或振荡,无法达到期望的位置与姿态,因此基于反步滑模算法,设计四旋翼无人机飞行姿态自适应控制方法;根据四旋翼无人机结构,构建四旋翼无人机动力学模型,利用MEMS惯性传感器对四旋翼无人机当前位置与姿态进行测量,结合卡尔曼滤波算法对飞行姿态角进行解耦计算,依据四旋翼无人机飞行姿态控制需求,联合反步滑模算法设计控制器,以飞行姿态角——滚转角、俯仰角与偏航角解耦计算结果作为控制器的输入量,控制器输出结果即为飞行姿态控制参量,实现四旋翼无人机飞行姿态的有效控制;实验数据证明:应用文章提出方法对四旋翼无人机飞行位姿进行控制后,控制结果与期望位置和期望位姿基本相同,滚转角、俯仰角与偏航角最大偏差不超过4°,具有较高的控制精度。