带悬挂负载的八旋翼无人机建模与控制

摘要

针对带悬挂负载的八旋翼无人机的飞行稳定性问题,建立八旋翼无人机-负载模型并提出控制方法。首先建立悬挂负载的模型,并将其耦合到八旋翼无人机模型上,得到整个八旋翼无人机-负载系统的非线性模型。然后在悬停点处进行模型的线性化,根据线性化模型,设计PID串级控制器,整定控制器参数,使得系统达到军标ADS-33E-PRF的Level1标准。最后基于设计的控制器,在5~8 m/s的风速下,完成了带悬挂负载的八旋翼无人机的飞行实验。实验数据表明：带悬挂负载飞行时,八旋翼无人机能够准确地跟踪设定值,其位置稳态余差小于0.4 m,整个过程姿态、速度稳定。实验结果验证了所设计控制器的可靠性。目前,该研究成果已成功应用于雷达标校中。