基于反步滑模的四旋翼无人机飞行姿态自适应控制

• 作者: 韩洪豆 谢忠 徐志鹏 王一丁 .徐州新电高科电气有限公司 .国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司
• 来源期刊: 计算机测量与控制
• 学科: 工学
• 关键词: 四旋翼无人机;飞行姿态;反步滑模算法;姿态控制;卡尔曼滤波
• 年，卷（期）: 2025,（12）
• 页码范围: 117-123
• 页数: 7页
• 语种: 中文
• DOI: 10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2024.12.017

摘要

四旋翼无人机应用频率不断增加，应用场景愈加复杂，对其飞行姿态控制性能提出了更高的要求；现有方法对四旋翼无人机进行位姿控制后，可能会导致无人机的飞行行为出现发散或振荡，无法达到期望的位置与姿态，因此基于反步滑模算法，设计四旋翼无人机飞行姿态自适应控制方法；根据四旋翼无人机结构，构建四旋翼无人机动力学模型，利用MEMS惯性传感器对四旋翼无人机当前位置与姿态进行测量，结合卡尔曼滤波算法对飞行姿态角进行解耦计算，依据四旋翼无人机飞行姿态控制需求，联合反步滑模算法设计控制器，以飞行姿态角——滚转角、俯仰角与偏航角解耦计算结果作为控制器的输入量，控制器输出结果即为飞行姿态控制参量，实现四旋翼无人机飞行姿态的有效控制；实验数据证明：应用文章提出方法对四旋翼无人机飞行位姿进行控制后，控制结果与期望位置和期望位姿基本相同，滚转角、俯仰角与偏航角最大偏差不超过4°,具有较高的控制精度。