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时间:2020-03-24
《基于GA—Vague-PID的小型四旋翼飞行器姿态控制方法.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、控制理论与应用自动化技术与应用》2013年第32卷第03期ControlTheoryandApplications基于GA—Vague-PID的小型四旋翼飞行器姿态控制方法★李杰,齐晓慧,韩帅涛(军械工程学院光学与电子工程系,河北石家庄050003)摘要:针对小型四旋翼飞行器的姿态控制问题,提出了基于GA—Vague—PID的姿态控制方法。建立了小型四旋翼飞行器数学模型,引入遗传算法(GeneticAlgorithm,GA)和Vague技术,通过GA对模糊控制规则离线优化,利用基于Vague集相似度量推理在线调节PI
2、D参数,进而提出GA—Vague—PID控制方法并运用于小型四旋翼飞行器姿态控制。仿真结果表明,该控制方法在控制性能和适应能力上都优于传统PID。关键词:小型四旋翼飞行器;姿态控制;遗传算法;Vague集相似度量推理中图分类号:V249.1文献标识码:A文章编号:10037241(2013)03—0001-06AttitudeControIfortheSmalIQuadrotorAimBasedonGA--Vague·-PIDLIJie,QIXiao-hui,HANShuai-tao(DepartmentofOpti
3、csandElectronicsEngnieering,OrdanceEngineeringCollege,Siazhuang050003China)Abstract:AkindofattitudecontrolmethodforthesmallquadrotoraircraftbasedonGA—Vague-PIDisproposedinthispaper.Themodelofthesmallquadrotoraircraftisbuilt,andGeneticAlgorithmbywhichthefuzzyinf
4、erencerulescanbeoptimizedof-lineandvaguetechniquethroughwhichthethreeparametersofclassicalPIDcanbeadjustedon—linewithmeasuresofsimilarityreasoningusingvaguesetsareintroduced.ThenGA—Vague—PIDisproposedandappliedonattitudecontrolforthesmallquadrotoraircraft.Thesi
5、mulationresultsshowthattheabovemethodissuperiortoclassicalPIDbothonperformanceandadaptability.Keywords:smallquadrotoraircraft;attitudecontrol;geneticalgorithm;measuresofsimilarityreasoningusingvaguesets1引言行协调控制,实现自动飞。小型四旋翼飞行器具有广阔的军事和民用前景,近针对小型四旋翼飞行器姿态控制,目前研究较多年
6、来成为国际上新的研究热点【¨。小型四旋翼飞行器要的有鲁棒控制【引、滑模变结构控制【引、非线性控制f】等完成自主飞行,需要控制系统对内回路(姿态回路)和外等。由于这些方法设计的控制系统的复杂性使实际应回路(水平位置和高度回路)都具有良好的控制特性。内用受到限制。常规PID控制器虽然简单易行,但一组回路控制,即姿态控制,是外回路控制的基础,其性能优固定不变的PID参数无法适应参数变化,干扰众多的劣,直接影响对外回路的控制。典型的小型四旋翼飞行控制系统。Fuzzy-PID把模糊控制和PID结合起来,器姿态控制系统分别对纵向
7、、横向和航向三个通道进在线调整PID的三个参数,可以改善控制效果,但要经过重复的模糊化、模糊推理、解模糊的过程才能得到输出量的精确值,不便实际应用。Vague~PID利用·基金项目:装备预研基金项目(编号9140A25O70509JB3405)Vague集相似度量推理调整PID参数,较Fuzzy-PID更收稿日期:2012—08—01《自动化技术与应用》9.013年第32卷第O3期控制理论与应用ControlTheoryandApplications简单,便于工程实践。通过GA对推理规则表离线优升力系数,。为旋翼阻力
8、系数。控制量解耦原理图如化,对专家经验进行补充和完善,可以提高Vague-PID图1所示。控制性能。本文提出了一种基于GA—Vague-PID的姿态控制方法。首先,根据任务需求忽略某些次要因素,建立了小型四旋翼飞行器的数学模型;其次,介绍了遗传算法的基本原理及对模糊规则优化的结果,基于Vague集相似度量推理方法及调节PID参数的过程,进而提出
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