基于无源性与势场法的四旋翼避障与位置控制

作     者：王羿 叶辉 杨晓飞 WANG Yi;YE Hui;YANG Xiaofei

作者机构：江苏科技大学电子信息学院镇江212003 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2023年第44卷第S1期

页      面：225-235页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 0811[工学-控制科学与工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(61903163) 江苏省研究生科研创新计划(KYCX22_3823) 

主　　题：四旋翼无人机 定点跟踪 无源控制 人工势场 障碍避让 

摘      要：针对四旋翼无人机位置控制与障碍避让问题,提出了一种无源控制理论和人工势场法相结合的控制策略。将整个控制系统分解为外环位置控制器和内环姿态控制器两部分。在外环控制器设计中,采用级联系统的无源性理论,并通过选取适当的势场函数作为存储函数,解决定点跟踪过程中的避障问题。在内环控制器设计中,采用四元数描述姿态动力学方程,并基于Lyapunov函数设计内环控制律。在此基础上,进一步构造无源位置子系统和姿态子系统的互联结构,保证了整个闭环系统的稳定性。最后,通过仿真结果验证了所提出控制策略的有效性与控制性能。