微小型多旋翼无人机系统分析与高性能姿态/航迹控制研究

微小型多旋翼无人机在民用与军事领域拥有广阔的应用前景，而飞行控制是其关键技术之一。此类飞行器的高度非线性、欠驱动特性、运动的强耦合特性、动力学模型的高度不确定性等因素，使得传统控制设计理论难以获得高性能的姿态与航迹控制。本项目主要以微小型四旋翼无人机作为研究对象，针对目前控制设计中存在的问题，采用理论与实践结合的研究方法，建立其在低雷诺数条件下较为精确的动力学模型，同时构造能避免奇异性的运动学模型。研究非线性鲁棒自适应全反馈控制器，解决姿态与控制中存在的不确定性和扰动的影响，实现姿态和航迹的高精度跟踪控制；研究非线性鲁棒输出反馈控制器，在缺少速度反馈信号的条件下，抑制扰动和参数摄动的影响，实现稳定的姿态镇定与位置跟踪；从理论上确保控制设计的稳定性和收敛性，并在仿真平台与实时控制平台上验证无人机模型与控制方法。