倾转三旋翼垂直起降无人机悬停姿态控制

作     者：许景辉 马贺 周建峰 田钰强 韩文霆 XU Jinghui;MA He;ZHOU Jianfeng;TIAN Yuqiang;HAN Wenting

作者机构：西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100 密苏里大学食品与生物工程系哥伦比亚mo65211 西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院陕西杨凌712100 

基　　金：国家重点研发计划项目(2017YFC0403203) 中央高校基本科研业务费专项资金项目(2452015050) 陕西水利科技计划项目(2014slkj-18) 西北农林科技大学大学生创新创业训练计划项目(201710712040) 

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

年 卷 期：2018年第49卷第10期

页      码：16-22页

摘      要：针对一种倾转三旋翼垂直起降(VTOL)飞行器在悬停状态下的姿态控制问题,设计了一种基于STM32系列微控制器的飞行控制系统。采用十轴组合惯性导航模块实时采集载机平台姿态信息,并结合基于四元数的互补滤波算法进行姿态信息解算。针对无人机姿态控制实时性和精度要求高的特点,采用串级PID控制算法对载机进行悬停状态下的姿态控制。实验结果表明:串级PID控制算法在悬停状态下能够对倾转三旋翼垂直起降飞行器进行快速、稳定、准确的姿态控制,并具有一定的鲁棒性。在横滚角的内环采用PD控制(Kp为8.371,Kd为3.015),外环采用PD控制(Kp为5.1,Kd为1.15);俯仰角的内环采用PD控制(Kp为3.137,Kd为1.6),外环采用PID控制(Kp为3.43,Ki为0.003,Kd为3.97);偏航角采用PI控制(Kp为9.30,Ki为0.11)时,其悬停状态下具有最优姿态控制效果。研究结果对倾转三旋翼垂直起降飞行器飞行控制的后续研究具有指导作用。

主 题 词：倾转三旋翼无人机 垂直起降 串级PID 姿态控制 

学科分类：0710[理学-生物科学类] 08[工学] 0802[工学-机械学] 0835[0835] 0801[工学-力学类] 080201[080201] 

核心收录：

D　O　I：10.6041/j.issn.1000-1298.2018.10.002

馆 藏 号：203376195...