【摘 要】
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四旋翼飞行器(QUAV)的位置、姿态运动控制效果决定了其机动性.为了克服四旋翼系统欠驱动的缺陷,基于四元数表达对一种双向电机驱动的四旋翼进行了动力学建模,包括双向推力作
【机 构】
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浙江大学 控制科学与工程学院 工业控制技术国家重点实验室,杭州 310027;西北工业大学 自动化学院,西安 710072
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四旋翼飞行器(QUAV)的位置、姿态运动控制效果决定了其机动性.为了克服四旋翼系统欠驱动的缺陷,基于四元数表达对一种双向电机驱动的四旋翼进行了动力学建模,包括双向推力作用情况下的全向运动过程分析,并提出了一种姿态与位置控制器及控制分配矩阵设计方法.面向四旋翼的x-z平面模型,设定合理的参数和限制,使用最优规划方法提出了适用于新型四旋翼翻转、竖直等机动飞行轨迹的生成方法,其中推力与转矩都是实现时间最短的最优方案.搭建了包括电子调速器、电机、桨叶、机架等部件在内的详细的仿真试验环境.仿真试验的结果验证了双向电机驱动的四旋翼相比于传统四旋翼,能有效提高姿态跟踪与位置跟踪的精度,提升了飞行器的机动性.
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