基于航迹规划的四旋翼飞行器轨迹跟踪控制

摘要

针对四旋翼飞行器提出了一种基于改进人工蜂群算法的三维航迹规划算法和基于线性自抗扰控制的轨迹跟踪控制策略,以提高四旋翼飞行器在城市中的自主飞行能力.在实际应用中,四旋翼的自主飞行必须考虑其飞行动力学特性.首先,利用牛顿-欧拉法推导四旋翼的飞行动力学模型,并建立障碍物模型与航迹代价模型;然后,引入人工蜂群算法来处理四旋翼的航迹规划,并采用自适应策略、新的概率选择方式及立方混沌搜索算子来提高其性能;最后,根据时间尺度原理将四旋翼的动力学模型分为位置与姿态两个控制环,并分别设计二阶线性自抗扰控制器来实现其轨迹跟踪.仿真结果表明,所提出的方法可为四旋翼规划出一条平滑可飞的航迹,并且能够有效抑制外界扰动,实现各控制环状态变量的稳定控制.