基于改进型自抗扰控制的复合翼无人机旋翼控制系统设计与试验

作     者：李世超 王富贵 汪善武 常天星 魏雅川 LI Shichao;WANG Fugui;WANG Shanwu;CHANG Tianxing;WEI Yachuan

作者机构：航天时代飞鹏有限公司昆山215300 

基　　金：航天九院九部面向边远地区末端物流应用的无人机货运系统项目(202109MY-202408) 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2024年第55卷第6期

页      码：68-79页

摘      要：针对多旋翼无人机在飞行过程中容易受到各种外部扰动的影响,以复合翼无人机的旋翼控制系统为研究对象,设计了一种自抗扰控制系统。首先,建立了多旋翼无人机系统运动学模型和动力学模型;其次,对自抗扰控制算法的特点展开研究,结合无人机模型分别设计了位置和姿态控制器。并改进了扩张状态观测器,引入了更精确的动力学模型,提升了扰动观测速度和估计精度,同时,降低了扩张状态观测器的阶数,提升了控制器调参简易性;再次,依据六自由度力和力矩的平衡方程,对本文研究对象搭建了控制分配模型。最终,采用Matlab/Simulink完成仿真模型设计和参数调节,对控制目标分别加入了内部重力扰动和外部风力扰动,仿真结果表明本文设计的控制器不仅可以很好地估计出系统内外扰动并进行补偿,而且具有极强的抗干扰性,可以保证无人机从初始点快速且平稳到达目标位置,并保持稳定悬停,姿态控制稳态误差在0.05°以内。

主 题 词：复合翼无人机 旋翼控制系统 自抗扰控制 跟踪微分器 扩张状态观测器 

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械学] 0835[0835] 080201[080201] 

核心收录：

D　O　I：10.6041/j.issn.1000-1298.2024.06.007

馆 藏 号：203127311...