风扰下基于气动参数估计的四旋翼无人机控制

来源：信息与控制杂志2018年第6期北京时间：

作者：王正熙, 陈洋, 郑秀娟, 程磊

摘要：在无人机的实际飞行过程中，气动参数辨识不准确和外界风扰引起的气动参数时变将导致基于模型的无人机控制性能下降.针对这种现象，通过在线估计气动参数，设计了一种线性二次型调节器（LQR）飞行控制方法对转速进行补偿.首先，建立四旋翼无人机动力学模型并对其进行化简和线性化，采用最优控制理论设计姿态控制器和位置控制器.然后，采用卡尔曼滤波对气动参数进行在线估计，计算相应的比例因子对转速进行补偿，提高无人机高度和航向的控制性能.最后，通过一系列仿真实验对该方法进行验证.仿真结果表明，在无人机受到风扰导致气动参数发生变化的情况下，与没有气动参数估计和补偿控制的常规方法相比，高度和航向控制效果具有明显的提升.

关键词：四旋翼无人机, 线性二次型调节器(LQR), 气动参数, 卡尔曼滤波