基于Lyapunov指数法的四旋翼飞行器运动稳定性分析

摘要

针对"四旋翼飞行器在相对复杂的近地空间,容易受到气流扰动,而出现抖动和失控等运动稳定性"问题。采用Lyapunov指数法对四旋翼飞行器运动稳定性开展研究:首先,利用欧拉-庞卡莱方程建立此飞行器的动力学模型,进而分析得到系统结构参数与稳定性之间的量化关系;其次,利用Lyapunov指数分析法进行稳定性分析。先进行Lyapunov指数计算,并对影响Lyapunov指数的主要参数进行分析,计算飞行器在起飞和着陆阶段对应姿态的Lyapunov指数谱,结果得到起飞阶段的稳定性比着陆阶段的稳定性好。最后,针对四旋翼飞行器在着陆阶段稳定性较差的情况,通过改变旋翼与机体中心距L的数值,可以提高其运动稳定性能。