基于ADRC迭代学习控制的四旋翼无人机姿态控制

针对农用无人机超低空表型遥感和喷药精准悬停易受地效扰动问题,提出了一种自适应ADRC姿态控制器。首先设计了基于ADRC的姿态控制器,结合四旋翼无人机平台在0.9~1.1、1.1~1.3、1.4~1.6、2.0~2.4、2.5~2.9、3.3~3.6m/s侧向水平风、0.9~1.1m/s(11°)、1.1~1.3 m/s(13°)、1.4~1.6 m/s(18°)、1.8~2.0 m/s(18°)、2.1~2.5m/s(18°)前俯向风和侧俯向风下进行干扰的预测和控制量的补偿实验。实验结果显示使用ADRC姿态控制器后无人机抗风性能有较大提升。然而在存在初始误差时,ADRC固定带宽无法满足要求,进一步设计了自适应ADRC姿态控制器(ILC-ADRC)。通过迭代学习控制在线优化自抗扰控制器带宽,实现了不同增益观测器的自适应整定。实验结合四旋翼无人机平台分别进行了机头实际方向与期望方向偏离55°、90°、180°,水平风速1.1~1.3、1.4~1.6、2.0~2.4、2.5~2.9 m/s下使用ADRC和ILC-ADRC的对比。实验结果显示采用ILC-ADRC姿态控制器,在150次控制周期内,偏航角误差均在-15°~15°之间,满足四旋翼无人机偏航角控制精度要求,同时调节时间分别缩短了40%,16.67%,12.5%,53.33%,10.34%,13.95%,27.27%,58.66%,11.86%。