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四旋翼飞行器轨迹跟踪控制器的设计与验证
  • ISSN号:0254-3087
  • 期刊名称:《仪器仪表学报》
  • 时间:0
  • 分类:TH868[机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械] TP273[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:大连海事大学信息科学技术学院,大连116026
  • 相关基金:国家自然科学基金(61374114,51609033); 辽宁省自然科学基金(2015020022)项目资助
中文摘要:

为了解决四旋翼飞行器在外界扰动影响和系统模型参数存在不确定性情况下的精确轨迹跟踪控制问题,设计并验证了一种四旋翼飞行器的非线性轨迹跟踪控制器。首先建立了考虑执行机构特性的四旋翼飞行器数学模型,并将虚拟控制量映射到了实际中对电机的控制;然后通过在反步法轨迹跟踪控制中加入积分项,设计了一种基于积分型反步法的非线性轨迹跟踪控制器,消除模型参数不确定性及外界干扰引起的误差,仿真结果验证了该方法的可行性;最后,利用QBall2四旋翼飞行实验平台,对所设计的非线性轨迹跟踪控制器进行验证,实际飞行实验结果表明了所设计控制器的有效性,提高了实际飞行过程中外界干扰和不确定性下的四旋翼飞行器轨迹跟踪控制的精度。

英文摘要:

In order to achieve precise trajectory tracking control for a quadrotor in the presence of external disturbances affecting and system model parameter uncertainty,a nonlinear trajectory tracking controller for the quadrotor is designed and verified. In this paper,the mathematical model of the quadrotor considering the actuator characteristics is firstly established and the virtual control is mapped to the motor control. Then,a nonlinear trajectory tracking controller based on integral backstepping method is designed by adding the integral term to the controller,to eliminate the errors caused by the uncertainty of model parameters and external disturbance. The numerical simulation results prove the feasibility of the method. Finally,the designed nonlinear trajectory tracking controller is applied to the QBall2 quadrotor flight test. The flight test results illustrate the effectiveness of the method,in which the tracking control accuracy is improved under the external disturbances and system model parameter uncertainty in the practical environment.

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期刊信息
  • 《仪器仪表学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国仪器仪表学会
  • 主编:张钟华
  • 地址:北京东城区北河沿大街79号
  • 邮编:100009
  • 邮箱:yqyb@vip.163.com
  • 电话:010-84050563
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-3087
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2179/TH
  • 邮发代号:2-369
  • 获奖情况:
  • 1983年评为机械部科技进步三等奖,1997年评为中国科协优秀科技期刊三等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:42481