四旋翼无人机自主控制技术

自主控制是实现四旋翼无人机主要功能的关键技术，其涉及诸多内容，本书主要围绕四旋翼无人机建模与参数辨识、姿态抗扰控制、避障航迹规划等内容展开研究。针对四旋翼无人机建模与参数辨识，本书阐述了基于牛顿-欧拉公式建立四旋翼无人机数学模型的方法，介绍了CIFER频域算法，将其引入四旋翼模型参数的辨识中，并给出了具体步骤，得到了复杂程度适中、较为准确的系统模型。针对四旋翼无人机姿态控制，本书引入了基于NLADRC的姿态解耦控制器，介绍了自抗扰控制的基本思想，对非线性ADRC进行了线性化，设计了一种更为简洁的基于LADRC的四旋翼无人机姿态控制器，并采用改进粒子群算法进行了参数整定。针对避障航迹规划问题，本书分别研究了单机、多机避障航迹规划方法。在单机离线避障航迹规划方面，本书介绍了一种改进的人工蜂群算法，将其引入避障航迹规划中，得到了满足四旋翼无人机性能约束的最优航迹；在单机在线避障航迹规划方面，介绍了HDSO-RRT算法，将其引入避障航迹规划中，该方法优化了算法规划时间、航迹长度和转弯角度等；在多机编队避障航迹规划方面，本书研究了基于一致性和人工势场的四旋翼无人机编队避障航迹规划方法，所设计的控制协议实现了四旋翼无人机编队队形的生成和保持以及对障碍物的规避，同时可以避免编队四旋翼无人机之间发生碰撞。