多旋翼无人机飞行控制自动调参技术

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1、第49卷第2期2017年4月南京航空航天大学JournalofNanjingUniversityofAeronauticsDOI：10．16356／j．1005—2615．2017．02．014学报8乙Astronautics多旋翼无人机飞行控制自动调参技术朱训辉宋彦国王焕瑾(南京航空航大大学航空宇航学院，南京，210016)V01．49No．2Apr．2017摘要：目前，多旋翼无人机控制器设计问题中存在着大量的依靠经验的调参工作。为了使调参简单而又可靠，本文基于控制器参数与控制系统性能响应存在的对应关系，提出了自动调参思想。在满足控制器

2、各项性能指标的前提下，利用粒子群算法(Particleswarmoptimization，PS0)提炼出优化目标和约束条件。对被控对象进行建模并搭建非线性模型。然后，利用工程实践方法估算出参数范围，并利用粒子群快速优化特点自动寻找在约束条件下符合性能指标的控制器参数。最后，通过Matlab／Simulink对模型进行仿真验证。仿真结果分析表明，PSD可快速准确地对飞行控制进行自动调参。关键词：多旋翼无人机；飞行控制；粒子群算法；自动调参中图分类号：TN958文献标志码：A文章编号：1005—2615(2017)02一0239一06Rese

3、archonAutomaticParameterTuningTechnOlogyofMulti—rotorUAVFlightControlZHUX甜咒矗“i，SONGY西729甜o，W-ANGH“n巧i孢(CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Aimingattheproblemthatparametertuningistoomuchrelyingontheexperie

4、nceincontroldesignofmulti—rotorunmannedaerialvehicle(UAV)flight，anautomaticparametertuningisproposedbasedonthecorrespondingrelationshipbetweencontronerparametersandtheperformanceresponseofthecontrolsystem．Firstly，optimizationgoalandconstraintsareconfirmedbyparticleswarmop

5、timiza—tion(PSO)accordingtotheperformancerequirementsofthecontroller．Secondly，thenonlinearmodelofthecontrolledobjectisbuilt．Theparameterrangeisestimatedbythepracticalengineeringmethod．AndthenthecontroUerparametersmeetingtheperformanceindexareautomaticaUyfoundoutbasedonthe

6、rapidoptimizationcharacteristicofPSO．Finally，themodelissimulatedandverifiedbyMatlab／Simulink．SimulationresultsshowthatthePSOalgorithmcanautomaticallyadjusttheflightcontrolpa—rametersofmultirotorUAVcontrollerquicklyandaccurately．Keywords：multi—rotorUAV；flightcontrol；partic

7、leswarmoptimization；automaticparametertuning多旋翼无人机经过多年的发展，作用越来越重要。不管在军用还是民用方面，都已经取得了重大的成果。由于小型无人机的自身因素，要使无人机具有良好的飞行品质，良好的飞行控制系统必不可少，而控制系统中的控制器参数调节也成为重中之重。收稿日期：2016—12—15；修订日期：2017一03一01通信作者：宋彦国，男，副教授，E—mail：64648620@qq．com。常见的现代飞行控制律的设计方法有线性二次型最优控制、非线性动态逆控制、滑模变结构控制、自适应控制、

8、神经网络控制和模糊逻辑控制等‘1—2

9、。多旋翼无人机飞行控制系统是一个非线性系统，目前针对非线性系统控制多采用非线性模型线引用格式：朱训辉，宋彦国，王焕瑾．多旋翼无人机飞行控制自动调参技术[J