風擾下基于氣動參數估計的四旋翼無人機控制
作者：王正熙; 陳洋; 鄭秀娟; 程磊 武漢科技大學信息科學與工程學院; 湖北武漢430081; 冶金自動化與檢測技術教育部工程研究中心; 湖北武漢430081
摘要：在無人機的實際飛行過程中,氣動參數辨識不準確和外界風擾引起的氣動參數時變將導致基于模型的無人機控制性能下降.針對這種現象,通過在線估計氣動參數,設計了一種線性二次型調節器(LQR)飛行控制方法對轉速進行補償.首先,建立四旋翼無人機動力學模型并對其進行化簡和線性化,采用最優控制理論設計姿態控制器和位置控制器.然后,采用卡爾曼濾波對氣動參數進行在線估計,計算相應的比例因子對轉速進行補償,提高無人機高度和航向的控制性能.最后,通過一系列仿真實驗對該方法進行驗證.仿真結果表明,在無人機受到風擾導致氣動參數發生變化的情況下,與沒有氣動參數估計和補償控制的常規方法相比,高度和航向控制效果具有明顯的提升.
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