微小型四旋翼飛行器的軌跡跟蹤控制器設(shè)計(jì).pdf

1、作為微小型無(wú)人飛行器，四旋翼無(wú)人飛行器具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì):機(jī)動(dòng)靈活性強(qiáng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且具備垂直起降能力，能以各種姿態(tài)飛行，包括懸停、橫滾運(yùn)動(dòng)、俯仰運(yùn)動(dòng)以及偏航運(yùn)動(dòng)。正因這些優(yōu)勢(shì)，四旋翼無(wú)人飛行器被廣泛應(yīng)用于軍事與民用領(lǐng)域。
　　四旋翼無(wú)人飛行器是一個(gè)非線性、多變量、強(qiáng)耦合、欠驅(qū)動(dòng)的不確定性系統(tǒng)，飛行控制器的設(shè)計(jì)比較困難。本文的任務(wù)是設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制算法以實(shí)現(xiàn)四旋翼無(wú)人飛行器的軌跡跟蹤控制。本文主要針對(duì)存在可由線性中性穩(wěn)定微分方程描述

2、的外系統(tǒng)情況，采用內(nèi)模原理設(shè)計(jì)產(chǎn)生期望穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的前饋控制項(xiàng)和基于Lyapunov穩(wěn)定性原理的Backstepping方法設(shè)計(jì)鎮(zhèn)定控制項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)在被控對(duì)象存在外界干擾、不確定性以及參考軌跡非確切已知情況下的軌跡跟蹤控制。
　　首先，根據(jù)四旋翼飛行器的欠驅(qū)動(dòng)性、不確定性，在研究Backstepping方法的基礎(chǔ)上，利用聯(lián)合Lyapunov再設(shè)計(jì)的Backstepping方法，得到在參考軌跡已知時(shí)的飛行控制器，達(dá)到了穩(wěn)定、快速、準(zhǔn)確跟蹤參

3、考軌跡的目的;然后，針對(duì)存在可由已知頻率線性中性穩(wěn)定微分方程描述的外系統(tǒng)情況，運(yùn)用外系統(tǒng)結(jié)構(gòu)信息來(lái)構(gòu)造內(nèi)模方程，利用反饋誤差信息修正內(nèi)模，使其逼近滿足控制目標(biāo)的真實(shí)值，再利用Backstepping方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行鎮(zhèn)定設(shè)計(jì)，得到在參考軌跡和擾動(dòng)未知但已知同屬于一個(gè)信號(hào)集情況下的抗干擾軌跡跟蹤控制器，對(duì)外系統(tǒng)幅值、相位的擾動(dòng)具有很強(qiáng)的魯棒性。然后，針對(duì)由未知頻率線性中性穩(wěn)定微分方程描述的外系統(tǒng)情況，采用Backstepping方法并結(jié)合自適