四旋翼無人機飛行姿態(tài)的幾種改進控制算法研究.pdf

1、四旋翼無人機是一種可以通過遙控來實現自主飛行的非載人飛行器，它是一種欠驅動系統(tǒng)，在4個無刷直流電動機的驅動下產生差動力矩從而實現俯仰和翻滾運動，產生的反扭力矩來實現偏航運動，飛行的軌跡可以由遙控器來控制。其在飛行過程中姿態(tài)易受到外界氣流等因素的干擾，導致飛行姿態(tài)失穩(wěn)，影響完成預設飛行任務的質量。且其飛行運動具有多變量、強耦合、非線性等特點，因此設計良好的姿態(tài)控制系統(tǒng)顯得非常重要。
　　針對傳統(tǒng)PID控制的控制參數整定需要熟練的技巧

2、和足夠的時間，且調整好的參數不會自適應外界的變化，很難以一套固定的參數來完成控制目標的任務。為此，本文提出了如下幾種改進算法:
　　1.首先提出使用精英蟻群系統(tǒng)算法與PID控制結合的方法來控制四旋翼無人機的飛行姿態(tài)，隨后針對精英蟻群系統(tǒng)算法中的某條路徑上信息素過大或者過小的缺陷，提出了改進的精英蟻群系統(tǒng)算法，與改進前的算法相比，能在更短時間內獲得最優(yōu)解，最后把這兩種優(yōu)化算法分別與PID控制相結合，來控制無人機的飛行姿態(tài);
　

3、　2.針對反向傳播神經網絡在訓練過程中有可能因振蕩造成不收斂的現象，本文采用了附加慣性項的反向傳播神經網絡來解決此問題，并改進了慣性系數，再將其與PID控制結合，發(fā)展了一種基于附加慣性項反向傳播神經網絡與PID控制相結合的控制方法，實現無人機的飛行姿態(tài)控制;
　　3.蟻群算法優(yōu)化PID控制參數可以實現PID控制參數自整定，但是蟻群創(chuàng)建的第一條路徑所獲得的信息主要是距離信息，此信息會對以后的循環(huán)產生誤導。而最優(yōu)最差螞蟻系統(tǒng)算法強化最

4、優(yōu)解弱化最差解使得信息素量的差距進一步加大，提高了尋優(yōu)效率。為此，發(fā)展了一種最優(yōu)最差螞蟻系統(tǒng)算法與PID相結合的控制方法，來控制無人機的飛行姿態(tài);
　　4.在研究了改進精英蟻群系統(tǒng)算法、自抗擾控制算法、PID控制算法等的基礎上，提出了將這三種算法結合成一種復合控制算法來控制無人機的飛行姿態(tài)。
　　仿真結果表明:以上四種改進控制算法實現了四旋翼無人機的姿態(tài)控制，與傳統(tǒng)PID控制算法相比，以上改進算法均能更好地適應系統(tǒng)自身參數的