[发明专利]一种倾转四旋翼无人机垂直起降控制方法

摘要

本发明公开了一种倾转四旋翼无人机垂直起降控制方法。首先搭建了倾转四旋翼无人机的控制平台，综合利用各种传感器收集姿态数据。针对偏航角与滚转角的不同模型，本方法分别提供了基于线性二次最优的控制方法和基于模型参考滑模的控制方法，包括如下步骤：（1）对飞行器做动力学分析，得到偏航角与滚转角模型，再对系统进行辨识得到模型参数；（2）在模型的基础上，分别设计偏航角与滚转角控制器；（3）利用各种传感器得到姿态测量系统；（4）利用步骤（2）的控制方法与步骤（3）的姿态测量系统的测量数据对倾转四旋翼无人机进行垂直起降时的实时姿态控制。

主权项

种倾转四旋翼无人机垂直起降控制方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）对倾转四旋翼无人机进行动力学分析，得到倾转四旋翼无人机偏航角模型、滚转角模型和俯仰角模型，并通过系统辨识方法得到所述各模型的模型参数；（2）根据所述步骤（1）得到的偏航角模型，建立基于线性二次最优控制理论的偏航角控制系统：偏航角模型的输出与偏航角参考值的偏差作积分后作为所述偏航角模型的输出反馈，所述输出反馈增益是F₂；所述偏航角模型的状态反馈增益是F₁；将所述输出反馈和状态反馈作和并取反后作为偏航角模型的控制输入；所述偏航角模型输出实际偏航角控制量；根据所述步骤（1）得到的滚转角模型，建立基于模型参考滑模控制理论的滚转角控制系统：包括滚转角参考模型、滑模控制器以及滚转角模型；所述滚转角参考模型与滚转角模型的状态偏差作为滑模控制器的状态量输入；所述滚转角模型输出与参考模型输出的偏差作积分后作为滑模控制器的输入；所述参考模型的滚转角参考值、滚转角模型的状态均输入到滑模控制器；所述滑模控制器的输出作为滚转角模型的输入，所述滚转角模型输出实际滚转角控制量；根据所述步骤（1）得到的俯仰角模型，建立基于模型参考滑模控制理论的俯仰角控制系统：俯仰角控制系统包括俯仰角参考模型、滑模控制器以及俯仰角模型；所述俯仰角参考模型与俯仰角模型的状态偏差作为滑模控制器的状态量输入；所述俯仰角模型输出与参考模型输出的偏差作积分后作为滑模控制器的输入；所述参考模型的俯仰角参考值、俯仰角模型的状态均输入到滑模控制器；所述滑模控制器的输出作为俯仰角模型的输入，所述俯仰角模型输出实际俯仰角控制量；（3）利用步骤（2）建立的偏航角控制系统、俯仰角控系统以及滚转角控制系统对倾转四旋翼无人机进行垂直起降时的实时姿态控制。