基于視覺的無人機魯棒tau控制方法研究

劉錦濤, 吳文海, 張源原,2, 李靜

(1.海軍航空工程學院 青島校區，山東 青島 266001； 2.海軍航空兵學院 空中領航勤務系，遼寧 葫蘆島 125000；3.海軍航空工程學院 戰略導彈系，山東 煙臺 264200)

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基于視覺的無人機魯棒tau控制方法研究

劉錦濤1, 吳文海1, 張源原1,2, 李靜3

(1.海軍航空工程學院 青島校區，山東 青島 266001； 2.海軍航空兵學院 空中領航勤務系，遼寧 葫蘆島 125000；3.海軍航空工程學院 戰略導彈系，山東 煙臺 264200)

摘要：在沒有位置信息、僅有視覺信息條件下，為實現四旋翼飛行器的高度、速度同時收斂至零的平穩著陸控制，在tau導引策略的基礎上，設計了一種抗擾動魯棒tau控制器，并給出穩定性證明。在整個飛控系統設計中，根據四旋翼的動力學特點，將其分解為外環tau控制器與內環姿態控制器兩部分。在由tau控制器的輸出提取合力指令以及姿態控制器的姿態指令時，為滿足姿態和升降速度的約束要求，進一步設計了指令飽和函數。為提高姿態抗擾動能力，設計了SO(3)滑模姿態控制器。著陸對比仿真驗證結果顯示，相對于已有的tau控制方法，魯棒tau控制器具有更好的抗擾動能力和tau跟蹤控制精度。

關鍵詞：四旋翼無人機；視覺著陸；tau理論；抗擾動；魯棒控制；滑模控制；位置控制；姿態控制

無人機目前已在軍事偵察、搜索、救援、監視等領域已得到廣泛應用。但一些需要與目標物體接觸的高級任務，則對無人機的精確控制提出了更高的要求，例如著陸、棲息(perching)、物體抓取、空中加油、移動目標攔截、空中對接等。不僅需要精確的空間位置控制，還需要精確的時間控制(即機動完成時間)。……