基于模型校正MPC和PID混合控制的倾转旋翼无人机过渡模态飞行控制方法

来源：机器人杂志2025年第3期北京时间：

作者：贺光, 黄华平, 王祥科, 余立

摘要：针对倾转旋翼无人机过渡模态的高度和姿态控制问题，将MPC（模型预测控制）方法引入旋翼控制器的高度和姿态控制回路，设计了一种模型校正MPC和PID混合控制算法，通过迭代优化来修正MPC控制器及其比重，提升过渡模态的动态特性。首先，建立了一种多桨倾转旋翼无人机的动力学模型，将旋翼/机翼干扰、模型动态变化等建模为不确定动态；而后，对不确定动态进行离线估计，结合基于模型校正的MPC控制器，完成了过渡模态的高度和姿态控制算法设计。在此基础上，设计了一种控制器比重调整机制，通过逐步迭代提升MPC控制器的精度和比重值。进一步，建立了基于Matlab + X-Plane的飞行仿真环境，通过仿真飞行对本文算法的控制效果进行了验证。最后，在倾转三旋翼试验样机上开展飞行试验，通过与PID控制算法的结果对比，说明本文算法可有效改善倾转旋翼无人机过渡模态的动态特性。

关键词：倾转旋翼无人机, 不确定动态, 过渡模态, 姿态控制, 模型预测控制