微小型四旋翼飛行器的軌跡跟蹤控制器設(shè)計.pdf

1、作為微小型無人飛行器，四旋翼無人飛行器具有獨特的優(yōu)勢:機(jī)動靈活性強(qiáng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，并且具備垂直起降能力，能以各種姿態(tài)飛行，包括懸停、橫滾運動、俯仰運動以及偏航運動。正因這些優(yōu)勢，四旋翼無人飛行器被廣泛應(yīng)用于軍事與民用領(lǐng)域。
　　四旋翼無人飛行器是一個非線性、多變量、強(qiáng)耦合、欠驅(qū)動的不確定性系統(tǒng)，飛行控制器的設(shè)計比較困難。本文的任務(wù)是設(shè)計相應(yīng)的控制算法以實現(xiàn)四旋翼無人飛行器的軌跡跟蹤控制。本文主要針對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)計產(chǎn)生期望穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的前饋控制項和基于Lyapunov穩(wěn)定性原理的Backstepping方法設(shè)計鎮(zhèn)定控制項，實現(xiàn)在被控對象存在外界干擾、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)計的Backstepping方法，得到在參考軌跡已知時的飛行控制器，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，運用外系統(tǒng)結(jié)構(gòu)信息來構(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)的真實值，再利用Backstepping方法對系統(tǒng)進(jìn)行鎮(zhèn)定設(shè)計，得到在參考軌跡和擾動未知但已知同屬于一個信號集情況下的抗干擾軌跡跟蹤控制器，對外系統(tǒng)幅值、相位的擾動具有很強(qiáng)的魯棒性。然后，針對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