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四旋翼飞行器悬停算法设计与实现
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2020-04-14
李青
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对四旋翼飞行器悬停困难的问题，从外力平衡与外力矩平衡两点出发，根据牛顿一欧拉方程对悬停状态下的飞行器建立动力模型，利用PID控制理论进行回路控制，设计了四旋翼飞行器的悬停算法。现场飞行测试结果为飞行器在水平范围±2 m、垂直范围±l m的空间范围内漂移，实现了飞行器的悬停功能。
四旋翼飞行器与常规飞行器相比，具有机动性高、控制灵活、可垂直起降、自由悬停等特点，近年来成为航空领域的研究热点。早些年，国际上已有诸多科学机构致力于四旋翼飞行器控制技术的研究，并取得良好的成果，具体代表有Draganflyer公司、宾夕法尼亚大学的 HMX4实验室等。而国内在这方面起步相对较晚uJ。悬停功能作为四旋翼飞行器独特的动力特性之一，一直是研究的热点及难点。本文通过分析四旋翼飞行器的受力，建立了其在悬停状态下的动力学模型，针对飞行器易受干扰和灵敏度高的特点利用经典PID 算法设计了位置控制回路。在Matlab／Simulink平台上，对模型的悬停模式进行控制仿真，并做了大量现场飞行测试，测试效果良好。
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