尾座式垂直起降无人机在时变侧风干扰下的轨迹跟踪控制

摘要

该文针对尾座式垂直起降无人机面临的时变侧风干扰问题,设计了一种基于新型姿态提取算法的轨迹跟踪控制方法。首先,根据侧风干扰与无人机姿态的关系建立数学模型,在此模型基础上推导出一种利用无人机滚转角的新型姿态提取算法,显著降低了干扰力。在反步式控制方法的基础上,采用嵌套饱和函数方法对控制输入进行限制,解决推力限幅问题,并通过PD+前馈控制方法解决姿态跟踪控制问题。此外,采用指令滤波器解决了时变侧风干扰造成的期望姿态无法求导的问题。结果表明:只要滤波频率足够大,轨迹跟踪误差便可达到任意小,并通过仿真实验验证了其有效性。