四旋翼無人機自適應滑模控制設計

張恒宇

（ 百口泉采油廠，新疆 克拉瑪依 834000 ）

0 引言

四旋翼無人機由于機動性強，控制靈活、可垂直起降、懸停等特點，是一種被廣泛應用于航拍、救災、植保、巡邏、軍事偵察等領域的工具。四旋翼無人機具有6個自由度，是多輸入、多輸出、欠驅動、強耦合的非線性系統，本文將四旋翼無人機系統分為全驅動和欠驅動兩部分，分別對兩個子系統設計滑模控制律，并設計自適應律，實現四旋翼無人機的自適應滑模控制。

1 現狀

四旋翼無人機系統的控制十分復雜。國內外學者針對四旋翼無人機的姿態控制、軌跡跟蹤提出了多種控制方法。

文獻[1]建立了四旋翼無人機的非線性模型，采用PID算法對俯仰、橫滾、偏航三個通道進行控制，在理想情況下，PID控制有效，但是沒有對在反饋通道存在噪聲的情況下進行改進；文獻[2-3]針對四旋翼無人機的欠驅動系統，采用內外環控制的方法，設計了自適應魯棒滑模控制律；文獻[4]采用BP神經網絡PID算法對四軸飛行器進行控制，具有良好的自適應和容錯飛行能力；文獻[5]提出了一種采用滑模觀測器和滑模控制對四旋翼無人機控制的主動容錯控制器。滑模觀測器在線估計一個電機的故障，在一個電機發生故障時進行了仿真；文獻[6]針對“H”形四旋翼無人機，建立數學模型，設計了自適應反步滑模控制器；文獻[7]采用擴展卡爾曼濾波估計四旋翼姿態，使用滑模方法對姿態進行控制；文獻[8]將四旋翼系統分為全驅動和欠驅動兩部分，全驅動子系統采用快速終端滑模控制，欠驅動子系統采用了積分滑模控制；……