基于几何控制的四旋翼轨迹跟踪方法

作     者：周嘉麒 王指辉 王民泰 印雅萌 翁祥瑞 ZHOU Jiaqi;WANG Zhihui;WANG Mintai;YIN Yameng;WENG Xiangrui

作者机构：南京航空航天大学南京211106 

出 版 物：《计算机与数字工程》 (Computer & Digital Engineering)

年 卷 期：2024年第52卷第4期

页      面：1055-1060页

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：南京航空航天大学研究生开放基金项目(编号:kfjj20201506)资助 

主　　题：四旋翼 轨迹跟踪 非线性流形 几何控制 

摘      要：针对欠驱动四旋翼无人机在大角度和复杂机动飞行中的控制问题,提出了一种基于几何控制的轨迹跟踪方法,该控制器具有全局稳定性,系统可以从任何初始状态恢复。首先,对四旋翼系统构型进行建模,解决了非线性流形上平移动力学和旋转动力学之间的耦合效应;其次,针对动态系统的基本几何特征,采用微分几何方法设计了跟踪控制器;最后,对该系统进行仿真验证了轨迹跟踪的闭环稳定性。仿真结果表明,当初始姿态误差小于90°时,系统表现出指数稳定性;当初始姿态误差大于90°小于180°时,系统具有全局指数吸引性。