[发明专利]一种四旋翼飞行器自抗扰自动飞行控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用自抗扰控制技术完成四旋翼无人飞行器自主飞行的方法，属于无人飞行器自动控制领域。

背景技术

四旋翼无人机具有固定翼无人机难以比拟的优点：能够适应各种环境；具备自主起飞和着陆能力，高度智能化；能以各种姿态飞行，如空中悬停、前飞、侧飞和倒飞等。这些优点使四旋翼飞行器拥有重要的军用和民用价值，其特别适合在近地面环境(如室内和丛林等)中飞行，在大气监测、搜寻营救、航拍监控、资源勘探、电力线路监测、森林防火等恶劣环境中具有广泛的应用前景；在军用方面，既能执行各种非杀伤性任务，又能执行各种软硬杀伤性任务，包括侦察、监视、目标截获、诱饵、攻击等，大有可为。与此同时，它还是火星探测无人飞行器的重要研究方向之一。

无人机的自主飞行控制系统是无人机系统的核心，其性能好坏很大程度取决于飞行控制律的设计。实际控制问题中应用最广的控制算法为PID（Proportion Integration Differentiation比例积分微分）控制器，其优点在于算法简单，而不足之处是当对象存在非线性、时变、耦合及参数和结构不确定等情况时，其控制效果不理想。对于许多现代控制理论，虽然一直处于蓬勃发展的状态，但由于其对被控对象模型精确度的要求过高而被许多领域拒之门外。ADRC（Auto Disturbance Rejection Controlller自抗扰控制技术）继承了PID的优点，克服了其缺点。本发明将自抗扰控制技术应用到四旋翼的飞行控制中，在完成飞行任务的同时保证良好的飞行品质。

发明内容

本发明的目的是为解决现有四旋翼自主飞行控制效果不佳的问题，提出一种自抗扰飞行控制方法，以提高四旋翼无人机的飞行品质。

四旋翼飞行器自抗扰自主飞行控制方法，具体设计包括如下步骤：

步骤1：建立四旋翼系统的数学模型。

利用力学定理定律建立以四旋翼系统的三自由度位置前向位移x、侧向位移y、纵向位移z和三自由度姿态偏航角ψ、俯仰角θ、滚转角φ为输出变量的6个二次微分方程：

x··=(Fr+Fl+Ff+Fb)m(cosφsinθcosψ+sinφsinψ)]]>