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《四旋翼飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)性能優(yōu)化設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、第34卷第5期計算機仿真2017年5月文章編號：1006—9348(2017)05—0058-05四旋翼飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)性能優(yōu)化設(shè)計李澤(遼寧工程技術(shù)大學電氣與控制工程學院，遼寧葫蘆島125100)摘要：四旋翼飛行器控制系統(tǒng)具有非線性、強耦合、欠驅(qū)動的特點。由于控制參數(shù)較多，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對復雜，所以需要多個控制器對系統(tǒng)進行控制。系統(tǒng)控制器的設(shè)計，是為了使飛行器能夠快速穩(wěn)定地到達理想位置，同時保證姿態(tài)符合預(yù)期。為了解決飛行器能夠在有外界干擾的情況下，到達理想位置和保持姿態(tài)的同時，提高穩(wěn)定性，提出一種模糊與滑模相結(jié)合的控制算法。用于姿態(tài)角控制器設(shè)計。實驗結(jié)果表明，模糊與滑模控制相
2、結(jié)合，確實比單一的滑模控制能更好地提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性．增強系統(tǒng)的抗干擾能力。為提升四旋翼飛行器穩(wěn)定性提供了一種有效的方法。關(guān)鍵詞：四旋翼飛行器；滑模控制；模糊控制；仿真中圖分類號：TP273文獻標識碼：BQuad——robotAircraftAttitudeControlSystemOptimizationDesignLI-Ze(ElectricalandControlEngineering，LiaoningTechnicalUniversity，HuludaoLiaonin9125100，China)ABSTRACT：Quad-robotaircraftisanon-line
3、arsystemwithclosecouplingandunder—actuated．Thesystemiscon-trolledbymanycontrollersduetomanyparameters．Thecontrollersofthequad—robotaredesignedtoreachideal10—cationquicklyandsmoothly．Anditiswantedtokeepexpectedattitude．Toimprovestabilityandachieveitsaims，afuzzycontrolalgorithmwithsliding-mod
4、econtrolispresentedundertheunknowndisturbance．Experimentalresultsshowthattheproposedalgorithmisbetterthanthetraditionalsliding——modelcontrolinstabilityandanti—-interferenceability，whichisaneffectivemethodtoimprovethestabilityofquad—robotaircraft．KEYWORDS：Quad-robotaircraft；Sliding-modecontr
5、ol；Fuzzycontrol；Simulationl引言近年來．無人機的研發(fā)和使用已經(jīng)成為熱門課題[1-53。其最大的特點就是不需要真人在機體內(nèi)控制飛機。這不僅大大地提高了人們的自身安全，同時也降低了人工成本。由于不需要考慮飛行員的操作空間，所以可以縮小機體的體積。降低生產(chǎn)成本。在軍事方面兩。]，它可以潛伏到指定地方偵查與監(jiān)視、目標識別和信息中繼。在民用方面[8。9J，它可以防汛抗旱監(jiān)測、邊境監(jiān)控調(diào)查、野生動物監(jiān)測和土地資源調(diào)查等。由此可見，無人機的作用及優(yōu)勢。其中四旋翼飛行器不需要航道．可以直接垂直起飛、著陸，同時懸浮在空中的特點。使人們樂于投入更多的精力。在四旋翼飛行器
6、的研究過程中，出現(xiàn)了很多算法[】””]，如PID控制、模糊控制、滑?？刂啤⑸窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等，這些算法都能使飛行器飛行穩(wěn)定，但是其中也有一定的局限性。如PID控制，響應(yīng)速度慢，受參數(shù)影響大；模糊控制需要專家經(jīng)驗以及模糊規(guī)則：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制計算需求較大；滑模控制會收稿日期：2016—06—28修回日期：2016—07—04—58一產(chǎn)生抖振。所以參考這些算法的優(yōu)點，提出一種模糊和滑?？刂葡嘟Y(jié)合的算法。該方法利用滑?？刂凭哂许憫?yīng)速度快，對參數(shù)和擾動不靈敏的特點，縮短了系統(tǒng)的上升時間，同時增強了系統(tǒng)的抗擾動能力，可以廣泛用于魯棒控制系統(tǒng)中，很適合四旋翼飛行器這種模型復雜的非線性系統(tǒng)。與模糊
7、控制相結(jié)合，可以具備模糊控制的優(yōu)點，如不依靠被控對象的模型．依靠經(jīng)驗和知識逼近所需要的未知量．適合非線性系統(tǒng)。同時采用模糊控制對未知的滑模切換增益進行評估，能夠更好的確定切換增益，與單一的滑?？刂葡啾龋谕饨鐢_動影響下，可以減小系統(tǒng)抖振，增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性及準確性。2四旋翼控審U系統(tǒng)原理四旋翼飛行器的直接動力來源于四個旋翼的旋轉(zhuǎn)[1“．圖l是四旋翼飛行器結(jié)構(gòu)圖。通過圖1可以得知，四個旋翼可以視對角的兩個旋翼為一組，分成兩組，一組順時針旋轉(zhuǎn)，另一組逆時針旋轉(zhuǎn)。通過兩組旋翼的轉(zhuǎn)速不同，為四旋翼飛行器提供不同的
