四旋翼无人机的非线性控制理论研究与应用(英文)

作者：胡琼; 费庆; 伍清河; 耿庆波

来源：中国科学技术大学学报, 2012, (08): 656-663.

• 四旋翼动力学模型
• 非线性控制
• 李雅普诺夫全局稳定性定理
• 反步法
• 滑模控制 quadrotor dynamics
• nonlinear control
• Lyapunov global stability theorem
• backstepping
• SMC

四旋翼无人机是一类典型的非线性、动态不稳定的多输入多输出系统.首先将复杂的四旋翼动力学模型分解为两个内外环子系统,即平移动力学和姿态动力学,在此基础上研究了反步法以及滑模控制,并将其应用于四旋翼的位置和姿态控制.上述两种非线性控制算法的设计及其稳定性分析都是以李雅普诺夫全局稳定性理论为基础.为了改善系统动态响应并避免超出执行机构的物理实现范围,在姿态控制子系统中,设计了分段可微信号作为安排"过渡过程",代替阶跃指令输入.仿真结果验证了反步法以及滑模控制在四旋翼上应用的可行性和有效性,最后通过对控制效果的比较、分析,总结两者各自的特点.

• 出版日期2012
• 单位北京理工大学