四旋翼飞行器姿态轨迹跟踪控制仿真研究

摘要

针对四旋翼飞行器姿态稳定和轨迹跟踪问题,提出了一种新型姿态轨迹跟踪控制方法.根据牛顿第二定律和欧拉方程建立四旋翼飞行器的动力学模型.在建立并对数学模型分析的基础上,设计了双闭环结构的控制系统,外环位置控制器采用新型反演法进行设计,结构简单,易于工程实现;内环姿态控制器采用由双曲正切函数构造的新型自抗扰控制器,通过重新设计非线性状态误差反馈控制率,可以对状态观测器估计的系统内外扰动实现精确补偿,能很好的克服外环位置与内环姿态的严重耦合,使得系统状态能够全局快速收敛.仿真结果表明,上述控制系统能够快速跟踪期望姿态和轨迹,具有响应快速,稳定精度高,稳定性好和超调量小的特点,实现四旋翼飞行器的有效飞行.