一种基于积分变结构控制的四旋翼飞行器速度控制方法

摘要

本发明提供了一种基于积分变结构控制的四旋翼飞行器速度控制方法，涉及嵌入式系统、数字信号处理和微小型无人机等技术领域。首先建立四旋翼飞行器实验平台，该平台是使用碳纤维材料搭建飞行器机架，同时搭载设计的飞行控制嵌入式系统；其次采用分层设计方案，设计了飞行控制系统，分为上层控制模块和下层控制模块；在下层控制模块中实现飞行器姿态控制，在上层控制模块中实现速度控制；在姿态控制和速度控制中，使用积分变结构控制算法。本发明方法使用了pade近似算法、卡尔曼滤波算法和积分变结构控制算法，通过pade近似大大地降低了系统的运算复杂度；通过卡尔曼滤波算法获取了不能通过传感器直接获得系统状态量；最后设计积分变结构控制器，具有很强的鲁棒性和抗干扰性。

主权项

一种基于积分变结构控制的四旋翼飞行器速度控制方法，所述控制方法包括如下步骤：1）使用无线通信模块获取用户给定的飞行器速度控制指令；2）上层控制模块使用GPS模块获取飞行器的速度，并通过数字滤波器降噪处理，使用状态观测器得到四旋翼飞行器速度控制器需要的状态信息；3）将步骤1）获得的速度控制指令和步骤2）获得的状态信息传送给速度控制器，使用积分变结构控制算法得到姿态控制指令；4）下层控制模块使用姿态测量模块获取飞行器姿态角，并通过数字滤波器降噪处理，使用卡尔曼滤波器得到姿态控制器需要的状态信息；5）将步骤3）获得的姿态控制指令和步骤4）获得的状态信息传送给姿态控制器，并使用积分变结构控制算法得到控制值，将该值输入到飞行器执行器。