【摘 要】
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对于四旋翼飞行器系统,本文主要研究了系统的随机建模以及轨迹跟踪控制的问题.首先建立随机扰动下的四旋翼非线性数学模型.然后在合理的假设条件下,对四旋翼飞行器提出了轨迹跟踪控制策略,并通过仿真验证了提出控制策略的有效性.主要内容为:（1）针对四旋翼飞行器的控制器设计,研究了四旋翼飞行器的数学建模问题.首先建立惯性坐标系与机体坐标系两大坐标系,然后基于牛顿力学和欧拉动力学的相关理论知识,建立四旋翼飞行器
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对于四旋翼飞行器系统,本文主要研究了系统的随机建模以及轨迹跟踪控制的问题.首先建立随机扰动下的四旋翼非线性数学模型.然后在合理的假设条件下,对四旋翼飞行器提出了轨迹跟踪控制策略,并通过仿真验证了提出控制策略的有效性.主要内容为:（1）针对四旋翼飞行器的控制器设计,研究了四旋翼飞行器的数学建模问题.首先建立惯性坐标系与机体坐标系两大坐标系,然后基于牛顿力学和欧拉动力学的相关理论知识,建立四旋翼飞行器在确定情形下的非线性数学模型.考虑到外界环境中的随机干扰,将有色噪声合理的引入到数学模型中,进而得到随机扰动下的四旋翼飞行器的数学模型.（2）针对随机扰动下的四旋翼飞行器系统,研究了反步滑模跟踪控制问题.首先对四旋翼飞行器系统,默认在低空进行低速飞行,然后将系统分为姿态子系统和位置子系统两个子系统.针对姿态子系统,提出了反步控制与滑模控制相结合的控制策略,并根据飞行器的欠驱动和强耦合特性,对位置子系统采用反步控制方法.以此实现了四旋翼飞行器的轨迹跟踪控制,使得闭环系统满足依概率噪声到状态的稳定.最后通过仿真结果验证提出的控制策略的有效性.（3）针对随机扰动下的四旋翼飞行器系统,研究了基于障碍函数指令滤波的自适应模糊跟踪控制问题.首先对系统的参数不确定,采用自适应控制和模糊控制相结合的方法.然后对传统反步法在求导过程中会引起“复杂性爆炸”问题,提出了指令滤波方法.对输出状态不违反约束条件的问题,提出了障碍Lyapunov函数.针对以上问题,提出了基于障碍函数和指令滤波的自适应模糊跟踪控制策略.通过调节参数使得系统的跟踪误差可以充分小,同时保持系统状态受限.最后通过仿真结果验证了提出控制策略的合理性.
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