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基于非線(xiàn)性制導的四旋翼軌跡跟蹤控制
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中船重工710所

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Trajectory tracking control of quadrotor based on nonlinear guidance
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    摘要:

    四旋翼是一種欠驅動(dòng)、強耦合的可垂直起降的飛行器,為了實(shí)現其能夠以設定速度跟蹤空間軌跡,設計了一種基于非線(xiàn)性制導算法的軌跡跟蹤控制方法。該方法分為了導引與控制兩部分組成,導引部分以任務(wù)軌跡與期望速度為輸入量通過(guò)非線(xiàn)性制導算法輸出當前四旋翼的期望加速度,控制部分以得到的期望加速度為輸入量采用串級PID算法對四旋翼進(jìn)行姿態(tài)控制,從而實(shí)現四旋翼保持設定速度對任務(wù)軌跡的跟蹤。仿真結果表明,所提方法能夠實(shí)現四旋翼對復雜任務(wù)軌跡的精確跟蹤,二維復雜軌跡跟蹤距離偏差不超過(guò)±0.6m,速度偏差不超過(guò)2m/s;三維復雜軌跡除了受自身控制力限制的飛行段外,跟蹤距離偏差基本控制在±4m以?xún)龋俣绕畈怀^(guò)2m/s。

    Abstract:

    The quadrotor is an under-driven,strong-coupling aircraft that can take off and land vertically. In order to realize its ability to track a space trajectory at a set speed,a trajectory tracking control method based on nonlinear guidance algorithm is designed.The method is divided into two parts: guidance and control.The guidance part takes the mission trajectory and the desired speed as input and outputs the expected acceleration of the current quadrotor through nonlinear guidance algorithm.The control part uses the cascade PID to control the quadrotor's attitude based on the expected acceleration obtained,so that the quadrotor can maintain the set speed to track the mission trajectory.Simulation results show that the proposed method can accurately track the complex task trajectory of the quadrotor.The tracking distance deviation of two-dimensional complex trajectories is less than ±0.6m, and the speed deviation does not exceed 2m/s. In addition to the flight segment limited by its own control force, the tracking distance of three-dimensional complex trajectories basically remains within ±4m, and the speed deviation does not exceed 2m/s.

    參考文獻
    相似文獻
    引證文獻
引用本文

陳運劍,劉暢,馬武舉,帥超.基于非線(xiàn)性制導的四旋翼軌跡跟蹤控制計算機測量與控制[J].,2020,28(11):101-105.

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  • 收稿日期:2020-04-17
  • 最后修改日期:2020-05-18
  • 錄用日期:2020-05-19
  • 在線(xiàn)發(fā)布日期: 2020-11-23
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