Page 83 - 当代控制理论及应用技术概论

第二章 飞行器控制研究

的稳定性。同时通过 Matlab/Simulink 仿真验证所设计控制系统的性能，结果表明
系统具有良好的大角度轨迹跟踪性能。
郭一军针对存在扰动因素影响下的四旋翼飞行器姿态控制问题，设计一种
基于趋近律滑模的四旋翼飞行器姿态控制器。首先通过对螺旋桨的受力分析建立
四旋翼飞行器的动力学系统模型，其次采用趋近律滑模控制方法设计控制器，同

时应用 Lyapunov 稳定性分析方法对闭环系统的稳定性进行证明，并通过数值仿
真验证了所设计控制方法的有效性。
（六）反步滑模控制法

管锡敏等首先根据经典的动力学模型建立惯性坐标系下带有扰动的四旋翼
方程。将系统划分为姿态子系统和位置子系统，对姿态子系统的轨迹跟踪控制，
采用反步控制与滑模控制相结合的方法，根据飞行器的欠驱动和强耦合特性，利
用反步控制方法实现位置子系统的轨迹跟踪控制，然后对系统进行稳定性分析，
并通过仿真实验结果验证了所提出控制方法的有效性。

刘慧博等为提高四旋翼飞行器在内部参数摄动和外部干扰情况下的控制精
度和控制效果，首先根据牛顿 - 欧拉公式建立非线性数学模型，通过引入反步控
制将四旋翼飞行器分为位置子系统和姿态子系统，实现了飞行器欠驱动部分的控

制，并解算出系统姿态参考值；然后，通过应用滑模变结构控制的特点来抑制系
统内部参数摄动和外部干扰，加入自适应控制来估计扰动参数的不确定性，并利
用李雅普诺夫稳定性理论证明上述闭环系统的稳定性。通过 Matlab/Simulink 数学
软件进行仿真，结果表明，根据上述设计的控制器在一定程度上具有响应时间短、
收敛速度快、抗干扰性强等特点。

（七）模糊控制法
盛广润等结合 PID 控制和模糊控制的优点，设计一种非线性化的串级模糊
自适应 PID 控制系统，分别在外环角度、内环角速度控制器中加入模糊自适应

PID 控制器，增强系统的自适应性和准确性。并且针对四旋翼存在高频干扰的特
性，提出在角速度模糊自适应 PID 控制器的微分环节后加入一阶惯性环节，提高
微分控制抗干扰能力。通过 Matlab 进行仿真实验对比，结果表明，所设计方法
响应速度快、超调量小，且增强了四旋翼控制的自适应能力和鲁棒性。
沈智鹏等提出一种模糊自适应动态面轨迹跟踪控制方法，结合反演法和动

态面技术设计轨迹跟踪控制器，以降低控制算法的复杂性。应用大疆 M100 飞行

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