面向电力巡检的四旋翼无人机非线性控制器设计

摘要

为了提高四旋翼无人机在电力巡检时的控制性能,提出了一种基于反步法-积分滑模的控制策略.在用四元数描述姿态运动模型的基础上,根据牛顿-欧拉法推导出四旋翼非线性动力学模型,获得了系统输入输出关系;分别设计了位置环和姿态环的非线性控制策略,其中反步法能够提高闭环系统状态量的收敛速度,积分滑模能有效抑制系统的集总干扰;同时,也在Lyapunov理论框架下证明了系统误差可以渐进收敛;最后,通过电力巡检仿真算例对本文所设计控制系统的有效性进行了验证.仿真结果表明,控制器的性能要优于反步法-动态滑模控制和反步法-终端滑模控制,能有效解决四旋翼电力巡检问题,具有一定的工程应用价值.