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。

摘要：针对无人机起飞降落过程中对定位精度的需求,开发了基于合作目标的无人机精准引导降落系统。系统设计了基于AprilTag的多层嵌套编码标识作为视觉定位合作标志,用于解算降落场地编码信息和计算无人机视觉定位数据,并融合惯性导航数据实现无人机的准确定位。通过视觉图像质量、位姿数据准确度、定位数据跳变情况等参数估算出无人机位置姿态数据的置信度值,通过加权滤波算法优化系统的定位精度。系统进行了实物测试,实验结果表明:该视觉引导降落系统定位精度0.2 m以内,能够满足垂直起降无人机起飞降落阶段的定位精度需求。