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摘 要：非线性PID姿态控制，是数字沟通与信息互动的主要形态，它在无人驾驶飞行器中的应用最为常见。基于此，本文结合四旋翼飞行器设计相关理论，着重对非线性PID姿态控制情况进行探究，以达到充分发挥技术优势，促进社会机械设备创新开发的目的。
关键词：四旋翼飞行器;非线性PID;姿态控制
引言：四旋翼飞行器，是现代飞行设备研究中最具代表的设备形态，它具有飞行稳定性高、距离远等特征。为了对四旋翼飞行器进行更加深入的研究，就应该对设备控制技术要点进行把握，进而形成当代飞行技术探索的参考理论。
一、四旋翼飞行器机理论述
四旋翼飞行器，是一种可垂直沉降、悬停、前飞、侧飞、倒飞的飞行辅助设备[1]。该设备与普通的载体控制终端监控设备相比，前者可以跟随目标发生位置上的变化，且飞行器本身所携带的四个机翼旋转结构，可同时进行动力供应与调节，各部分之间相互独立，也相互协调，由此，四旋翼飞行器可以同时进行顺时针好逆时针的旋转调整，它是一种较协调的螺旋式动力供应结构，左右两侧机翼运动期间所产生的无用动力会相互抵消，进而实现了俯仰和反向扭转力之间的互动的做功形态。
从四旋翼飞行器的结构构成视角而言，该设备内部为姿态控制，外部为位置控制，姿态控制部分完全依靠内部程序进行指令传达;而外部位置控制环节，是由远程控制系统辅助给予动力控制，这是四旋翼飞行器调控期间所产生的设计点。而非线性PID控制器，就是分别作用于内部和外部结构上的程序部分，关于它的分析我们可从设备运行角度和姿态控制周期视角上寻求解决方案。
二、四旋翼飞行器的非线性PID姿态控制
结合相关设计理论，将四旋翼飞行器的非线性PID姿态控制相关要点归纳为：
（一）机体转动PID控制
四旋翼飞行器中机体转动控制工作的安排上，完全是按照机体坐标的变化，对四旋翼飞行器的线性变化情况进行判定。一方面，飞行器中每一个旋翼均对应一个单独的旋转角，且旋翼与支撑杆之间的夹角大小，在某种状态下属于相同的周期做功，由此，机体转动时四旋翼飞行器的PID控制程序，主要是依靠角的变化对PID控制的可行性加以判断;另一方面，四旋翼飞行器中四个旋翼可以看作是多个独立的集合体，无论四个旋翼如何发生变化，得到的旋转周期控制数值都在初期设备的集合范围内[2]。
假定四旋翼飞行器旋翼分别为A-D，PID在四个旋翼同时启动时，先依据其旋转角度对其做功的变化范围进行分析，初步得到旋翼做功旋转初期要求后，系统按照设备启动的具体要求，通过PID非线性操作窗口进行动力供应。其次，将A-D 四个旋翼控制部分周期旋转做功时所得到的相关数据，都整合在统一的集合范围中，最后根据集合数字的变化规律，对四旋翼飞行器的非线性做功情况进行机体转动做功协调性的判断。
（二）旋翼PID姿态控制
旋翼PID动态控制体系的运转情况，一般可采用公式分析法，对旋翼上升动力的大小进行相应判断。其公式可表示为：T=-βE2，其中“β”为旋翼PID动态控制的强度，“E” 表示旋翼空气密度的变化情况，“T”表示旋翼在 PID非线性控制状态动力控制的阻力常数与尾流变化情况;同时，四旋翼飞行器飞行期间对旋翼状态的考虑，自然也要从旋翼所产生的阻力角度上加以判断。这一计算方式可表示为：Q=±gΩ2f3，其中“G”表示旋翼旋转中需要克服的阻力强度，“g”表示平面上升的模型参数，“Ω”表示机体旋转自理矩形控制值，“f” 表示机体运行中所承载的负载力。
假设四旋翼飞行器中非线性PID控制器测定速率为定值，进行四旋翼飞行器的旋翼定位控制时，就可以按照以上两个公示的要求，相应的进行规律的把握，而电机转速控制方法的分析，自然也需要依靠电机转动中的阻力判断进行问题探究，从这一层面而言，四旋翼飞行器中非线性PID设备做功操作过程的调控方式，就属于较常见的姿态控制把握体系，它为电机控制结构的灵活运转提供了处理保障。
（三）PID周期姿態控制
四旋翼飞行器中非线性控制结构分析，也可以从周期姿态四位环境视角进行对应判断。一般来说，可控要素的周期姿态可在坐标范围内进行姿四位元数的控制;同时，非线性因素也可以结合PID非线性规则运算辅助法，对四旋翼飞行器做功中的控制因素进行分析。
假设四旋翼飞行设备周围的干扰强度为A，则PID周期控制设备运转过程中，反射控制结构将实现反向动态干扰调控，此时四旋翼飞行器的控制强度一般是按照周期波动的规律发生变化，这就是我们所说的四旋翼飞行器PID非线性周期控制的表示形式。
（四）PID控制特性把握
四旋翼飞行器内部控制程序是一个闭合的循环系统，其做功程序的指令转换过程，是一个无线循环的周期旋转状态。我们对四旋翼飞行器的特性进行把握控制时，可以按照PID特性指令把握的方式，将所有产生指令变化的数据都集中在一处即可。
假设四旋翼飞行器飞行控制的所有数值均为稳定控制状态，则集合中所有的数据飞行姿态的未知常数变量上下变化差异在1-3之间;若四旋翼飞行器飞行期间PID程序数值均为不稳定状态，则集合中所有飞行数值误差都要在5-10之间。由此，飞行器控制设备中所有可控因素的变化，都可以通过PID非线性控制因素的基本变化过程体现出来。
（五）PID控制参数分析
四旋翼飞行器中PID控制结构的做功传输过程，是按照指令参数、数据寻找、数据调控的顺序进行。如果PID指令参数分析差异性不大，说明四旋翼飞行器当前飞行情况为稳定;反之，说明其飞行形态性不够，它需要对应的进行PID运行协调性综合判断。
一方面，四旋翼飞行器中PID非线性控制结构，需通过滚转角、俯仰角、以及偏航角的参数差进行对应分析。如果四旋翼飞行器处于常态飞行状态，PID四个角值的变化差异不大;另一方面，四旋翼飞行器中PID非线性做功情况判断，需根据线性姿态模型中常规螺旋矩的做功强度进行判断。如果此时飞行器是在机体角度速率控制状态下自由的进行转矩控制，则后续飞行器中旋翼部分的控制强度就不会那么大;反之，自由转矩控制旋翼部分的强度可忽略不计，但旋翼飞行螺旋体周期旋转时的角速度，也会随着旋翼PID非线性控制的需求，实现周期性旋转和持续性调控。 即，四旋翼飞行器中非线性指令调控方式，也是非线性PID姿态控制研究的一部分。
结论：综上所述，四旋翼飞行器的非线性PID姿态控制研究，是数字化技术在社会发展中综合运用的理论归纳。在此基础上，本文通过机体转动PID控制、旋翼PID姿态控制、PID周期姿态控制、PID控制特性把握、PID控制参数分析，归纳四旋翼飞行器控制技术要点。因此，个人关于数字技术的研究，将为数字技术探索提供新思路。
参考文献：
[1]潘震，池程芝，张竞凯，李铁颖.基于自抗扰滑模理论的倾转旋翼飞行器非线性姿态控制研究[J].航空兵器，2018（06）：44-49.
[2]叶波. 基于线性自抗扰的四旋翼飞行器高度和姿态控制研究[D].厦门大学，2018.
关键词：四旋翼飞行器;非线性PID;姿态控制
引言：四旋翼飞行器，是现代飞行设备研究中最具代表的设备形态，它具有飞行稳定性高、距离远等特征。为了对四旋翼飞行器进行更加深入的研究，就应该对设备控制技术要点进行把握，进而形成当代飞行技术探索的参考理论。
一、四旋翼飞行器机理论述
四旋翼飞行器，是一种可垂直沉降、悬停、前飞、侧飞、倒飞的飞行辅助设备[1]。该设备与普通的载体控制终端监控设备相比，前者可以跟随目标发生位置上的变化，且飞行器本身所携带的四个机翼旋转结构，可同时进行动力供应与调节，各部分之间相互独立，也相互协调，由此，四旋翼飞行器可以同时进行顺时针好逆时针的旋转调整，它是一种较协调的螺旋式动力供应结构，左右两侧机翼运动期间所产生的无用动力会相互抵消，进而实现了俯仰和反向扭转力之间的互动的做功形态。
从四旋翼飞行器的结构构成视角而言，该设备内部为姿态控制，外部为位置控制，姿态控制部分完全依靠内部程序进行指令传达;而外部位置控制环节，是由远程控制系统辅助给予动力控制，这是四旋翼飞行器调控期间所产生的设计点。而非线性PID控制器，就是分别作用于内部和外部结构上的程序部分，关于它的分析我们可从设备运行角度和姿态控制周期视角上寻求解决方案。
二、四旋翼飞行器的非线性PID姿态控制
结合相关设计理论，将四旋翼飞行器的非线性PID姿态控制相关要点归纳为：
（一）机体转动PID控制
四旋翼飞行器中机体转动控制工作的安排上，完全是按照机体坐标的变化，对四旋翼飞行器的线性变化情况进行判定。一方面，飞行器中每一个旋翼均对应一个单独的旋转角，且旋翼与支撑杆之间的夹角大小，在某种状态下属于相同的周期做功，由此，机体转动时四旋翼飞行器的PID控制程序，主要是依靠角的变化对PID控制的可行性加以判断;另一方面，四旋翼飞行器中四个旋翼可以看作是多个独立的集合体，无论四个旋翼如何发生变化，得到的旋转周期控制数值都在初期设备的集合范围内[2]。
假定四旋翼飞行器旋翼分别为A-D，PID在四个旋翼同时启动时，先依据其旋转角度对其做功的变化范围进行分析，初步得到旋翼做功旋转初期要求后，系统按照设备启动的具体要求，通过PID非线性操作窗口进行动力供应。其次，将A-D 四个旋翼控制部分周期旋转做功时所得到的相关数据，都整合在统一的集合范围中，最后根据集合数字的变化规律，对四旋翼飞行器的非线性做功情况进行机体转动做功协调性的判断。
（二）旋翼PID姿态控制
旋翼PID动态控制体系的运转情况，一般可采用公式分析法，对旋翼上升动力的大小进行相应判断。其公式可表示为：T=-βE2，其中“β”为旋翼PID动态控制的强度，“E” 表示旋翼空气密度的变化情况，“T”表示旋翼在 PID非线性控制状态动力控制的阻力常数与尾流变化情况;同时，四旋翼飞行器飞行期间对旋翼状态的考虑，自然也要从旋翼所产生的阻力角度上加以判断。这一计算方式可表示为：Q=±gΩ2f3，其中“G”表示旋翼旋转中需要克服的阻力强度，“g”表示平面上升的模型参数，“Ω”表示机体旋转自理矩形控制值，“f” 表示机体运行中所承载的负载力。
假设四旋翼飞行器中非线性PID控制器测定速率为定值，进行四旋翼飞行器的旋翼定位控制时，就可以按照以上两个公示的要求，相应的进行规律的把握，而电机转速控制方法的分析，自然也需要依靠电机转动中的阻力判断进行问题探究，从这一层面而言，四旋翼飞行器中非线性PID设备做功操作过程的调控方式，就属于较常见的姿态控制把握体系，它为电机控制结构的灵活运转提供了处理保障。
（三）PID周期姿態控制
四旋翼飞行器中非线性控制结构分析，也可以从周期姿态四位环境视角进行对应判断。一般来说，可控要素的周期姿态可在坐标范围内进行姿四位元数的控制;同时，非线性因素也可以结合PID非线性规则运算辅助法，对四旋翼飞行器做功中的控制因素进行分析。
假设四旋翼飞行设备周围的干扰强度为A，则PID周期控制设备运转过程中，反射控制结构将实现反向动态干扰调控，此时四旋翼飞行器的控制强度一般是按照周期波动的规律发生变化，这就是我们所说的四旋翼飞行器PID非线性周期控制的表示形式。
（四）PID控制特性把握
四旋翼飞行器内部控制程序是一个闭合的循环系统，其做功程序的指令转换过程，是一个无线循环的周期旋转状态。我们对四旋翼飞行器的特性进行把握控制时，可以按照PID特性指令把握的方式，将所有产生指令变化的数据都集中在一处即可。
假设四旋翼飞行器飞行控制的所有数值均为稳定控制状态，则集合中所有的数据飞行姿态的未知常数变量上下变化差异在1-3之间;若四旋翼飞行器飞行期间PID程序数值均为不稳定状态，则集合中所有飞行数值误差都要在5-10之间。由此，飞行器控制设备中所有可控因素的变化，都可以通过PID非线性控制因素的基本变化过程体现出来。
（五）PID控制参数分析
四旋翼飞行器中PID控制结构的做功传输过程，是按照指令参数、数据寻找、数据调控的顺序进行。如果PID指令参数分析差异性不大，说明四旋翼飞行器当前飞行情况为稳定;反之，说明其飞行形态性不够，它需要对应的进行PID运行协调性综合判断。
一方面，四旋翼飞行器中PID非线性控制结构，需通过滚转角、俯仰角、以及偏航角的参数差进行对应分析。如果四旋翼飞行器处于常态飞行状态，PID四个角值的变化差异不大;另一方面，四旋翼飞行器中PID非线性做功情况判断，需根据线性姿态模型中常规螺旋矩的做功强度进行判断。如果此时飞行器是在机体角度速率控制状态下自由的进行转矩控制，则后续飞行器中旋翼部分的控制强度就不会那么大;反之，自由转矩控制旋翼部分的强度可忽略不计，但旋翼飞行螺旋体周期旋转时的角速度，也会随着旋翼PID非线性控制的需求，实现周期性旋转和持续性调控。 即，四旋翼飞行器中非线性指令调控方式，也是非线性PID姿态控制研究的一部分。
结论：综上所述，四旋翼飞行器的非线性PID姿态控制研究，是数字化技术在社会发展中综合运用的理论归纳。在此基础上，本文通过机体转动PID控制、旋翼PID姿态控制、PID周期姿态控制、PID控制特性把握、PID控制参数分析，归纳四旋翼飞行器控制技术要点。因此，个人关于数字技术的研究，将为数字技术探索提供新思路。
参考文献：
[1]潘震，池程芝，张竞凯，李铁颖.基于自抗扰滑模理论的倾转旋翼飞行器非线性姿态控制研究[J].航空兵器，2018（06）：44-49.
[2]叶波. 基于线性自抗扰的四旋翼飞行器高度和姿态控制研究[D].厦门大学，2018.