基于LQR及滑模控制器设计的无人机姿态控制

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近年来,旋翼式无人机的发展非常迅速,目前已上线了较多具备代表性的无人机产品,但是其中的稳定以及可靠性等依旧有着显著的问题,这也成为了后续性能优化方面所存在的关键性问题。基于此,本文对于四旋翼无人机的姿态控制进行分析。重点问题为下述三点:(1)基于对运动原理与建模理论的描述,分别对于基于LQR算法、基于滑模控制的四旋翼无人机控制进行分析。对二次调节LQR的基础算法开展分析,依靠简化相关模型获得基础的方程,形成相应的LQR控制器。对滑模控制的控制特性进行分析,然后进行对质量阻尼(SMDS)的模型开展研究,通过模型开展以滑模理论控制器作为基础的分析活动,判断特定滑模面具体的可达性信息。(2)基于LQR滑模控制的四旋翼无人机飞行控制的研究。针对基本的飞控问题开展分析,从而针对相应的轨迹跟踪问题,形成了可靠的控制器等方案,参考四个基本的控制输入,以及相应的六个状态输出,进一步拆分成相应的全驱动、欠驱动两大部分开展相应的设计工作。(3)完成各控制系统模块的仿真及分析工作,依靠比较与追踪多种参照轨迹的具体仿真信息,从而达成较为理想的迅速响应、干扰抑制等基础特征。综合QballX4、Qbot2等基本信息,发现前述方案有着较为理想的效果;而且也论证模型有着符合要求的可行性,可以为之后的分析提供可靠的思路支持。
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