四旋翼无人机大机动下精确姿态控制方法技术

本发明专利技术公开了一种四旋翼无人机大机动下精确姿态控制方法，该方法中，以针对大机动飞行控制的几何控制为基础，重新建立了以旋转矩阵描述的准确姿态运动学模型，并在此模型的基础上设计了扩张状态观测器，以观测无人机内外部引起的误差；控制器选用几何串级PID控制，这种控制算法既保持结构上的简洁，又具有足够好的鲁棒性，同时还易于在实际无人机上的部署。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及四旋翼无人的控制方法，尤其涉及一种四旋翼无人机大机动下精确姿态控制方法。

技术介绍

1、四旋翼无人机应用场景的多样化，对其飞行性能提出了更高的要求。近些年来，四旋翼应用场景由静止或低速作业为主，逐渐向着高航速、高机动场景过渡。

2、高动态场景具备两个显著特点：一是姿态变化幅度大，无人机必须通过保持较大姿态以实现高速飞行，另外穿越障碍物的过程中有时也需要通过大姿态进行规避，如在上述提到的无人机穿越窄窗进入室内，无人机滚转角瞬时可达到90°；二是姿态变化速度快，高动态同样意味着高加速度，无人机在复杂场景穿行时需要做到“该快时快，该慢时慢”，这种情况下同样对姿态变化速率提出了较高要求。

3、近十年来，传统姿态控制算法发展已较为成熟，但针对高动态场景下的大姿态角控制问题存在显著缺陷，无法满足控制需求。四旋翼的姿态变化可以看作是在特殊正交群so(3)上的运动，传统算法将无人机的姿态沿机体系坐标轴分解为三个独立的欧拉角进行分别控制，这种用欧几里得空间来表达旋转的方式从本质上忽略了旋转的流形结构，只是so(3)上的局部近似。这种近似本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种四旋翼无人机大机动下精确姿态控制方法，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的四旋翼无人机大机动下精确姿态控制方法，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的四旋翼无人机大机动下精确姿态控制方法，其特征在于，

4.根据权利要求2所述的四旋翼无人机大机动下精确姿态控制方法，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的四旋翼无人机大机动下精确姿态控制方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的四旋翼无人机大机动下精确姿态控制方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的四旋翼无人机大机动下精确姿态控制方法，其特征在于，

【技术特征摘要】

1.一种四旋翼无人机大机动下精确姿态控制方法，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的四旋翼无人机大机动下精确姿态控制方法，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的四旋翼无人机大机动下精确姿态控制方法，其特征在于，

4.根据权利要求2所述的四旋翼无人机大机动下精...

【专利技术属性】
技术研发人员：林德福，苗瀚，刘家详，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：