quadrotor

《工业控制计算机》2021年第34卷第6期87

四旋翼无人机系统设计

Des ign of Quadrotor UAV System

覃江德 岳 敏 王敏涛 王 泽

（上海工程技术大学机械与汽车工程学院，上海201620

）

摘要

：四旋翼无人机是一种结构简单

，操作灵活的垂直起降无人机

。首先分析了四旋翼无人机控制系统设计

，接着详细

介绍油门值遥控开环实现方案以及无人机遥控器信号处理和低电压保护方案

，引入负反馈通过陀螺仪将无人机的当前姿态

角反馈到单片机

。通过程序检测

,所设计飞行控制系统满足预期控制效果

。

关键词

：无人机

;单片机

;无线遥控器

Abstract:Quadrotor UAV is a kind of vert ical take-off and land i ng UAV with s i mple structure and flex ible operat ion.Th i s

paper firstly analyzes the control system des i gn of the quadrotor UAV,and then introduces the real izat ion scheme of the

throttle value remote control open-loop and the remote control s i gnal process i ng and low-voltage protect ion scheme of the

UAV in detail.The current att itude Angle of the UAV is feedback to the SCM through the negat ive feedback through the gy-

roscope.Through program test i ng,the fl i ght control system des i gned in th i s paper meets the expected control effect.

基于反步法的四旋翼飞行器滑动模态控制

牛洪芳;吴怀宇;陈洋

【摘 要】针对欠驱动四旋翼飞行器受控模型的复杂非线性问题，提出了一种基于反步的滑模控制器的设计方法。该方法将四旋翼飞行器动力学模型进行简化，并将系统分解为全驱动子系统和欠驱动子系统，进而以滑模变结构控制理论为基础，利用反步控制方法推导出滑模控制面，分别为上述两个子系统设计控制律，为系统设计基于反步的滑模控制器。通过李雅普诺夫稳定性理论验证了用上述方法设计的控制器系统的稳定性。通过Matlab／Simulink进行的仿真表明，用上述方法设计的控制器能够有效实现对四旋翼飞行器的控制。

【期刊名称】《高技术通讯》

【年(卷),期】2015(025)012

【总页数】9页(P1083-1091)

【关键词】四旋翼飞行器;滑模控制;反步方法;定点悬停;轨迹跟踪

【作 者】牛洪芳;吴怀宇;陈洋

【作者单位】武汉科技大学信息科学与工程学院 武汉430081;武汉科技大学信息科学与工程学院 武汉430081;武汉科技大学信息科学与工程学院 武汉430081

【正文语种】中 文

近年来，四旋翼飞行器(quadrotor aircraft)逐渐成为航空领域学者们的研究热点。四旋翼飞行器通过改变其4个螺旋桨的转速来改变各种飞行姿态，从而实现垂直升降、定点悬停、轨迹跟踪等六自由度的运动，而且对环境和场地的要求比较低，使得在军用与民用领域的应用日益广泛，包括侦查、环境监测、电力巡检、航拍等。

目前学者们已在四旋翼飞行器研究上取得了很多成就，但这种飞行器由其欠驱动、强耦合、非线性等特点[1]导致其动力学模型非常复杂，控制器设计十分繁琐的问题仍有待研究解决。文献[2，3]采用线性化PID控制，虽然具有一定的鲁棒性，但在受到外界干扰时控制效果不太理想，不能适应复杂多变的环境；文献[4，5]采用反馈线性化，虽然取得了较好的控制效果，但由于对模型的精度要求较高，导致其应用范围受到限制；文献[6]分别利用反步算法和滑模算法求得了四旋翼的控制律，并将控制律应用在飞行器上，在姿态环控制效果很好，但并没有涉及到位置环；文献[7]采用基于反步的滑模变结构控制算法，姿态环与位置环双环控制，由高阶非完整约束导出姿态角，但位置环的变化并没有实时地反馈给姿态环。本研究对四旋翼飞行器的动力学模型进行了简化，并将其分为全驱动通道和欠驱动通道，构造李雅普诺夫函数，分别为欠驱动通道和全驱动通道设计了控制律，这就使得控制器具有双闭环控制，并在Matlab/Simulink上进行了定点悬停和路径跟踪仿真试验，结果验证了此控制方法的有效性。

机器人顶刊论文

机器人领域内除开science robotics以外，TRO和IJRR是机器人领域的两大顶刊，最近师弟在选择研究方向，因此对两大顶刊的论文做了整理。TRO的全称IEEE Transactions on Robotics，是IEEE旗下机器人与自动化协会的汇刊，最新的影响因子为6.123。

ISSUE 6

1 An End-to-End Approach to Self-Folding Origami Structures

2 Continuous-Time Visual-Inertial Odometry for Event Cameras

3 Multicontact Locomotion of Legged Robots

4 On the Combined Inverse-Dynamics/Passivity-Based Control of Elastic-Joint Robots

5 Control of Magnetic Microrobot Teams for Temporal Micromanipulation Tasks

6 Supervisory Control of Multirotor Vehicles in Challenging Conditions Using Inertial

Measurements

7 Robust Ballistic Catching: A Hybrid System Stabilization Problem

8 Discrete Cosserat Approach for Multisection Soft Manipulator Dynamics

9 Anonymous Hedonic Game for Task Allocation in a Large-Scale Multiple Agent System

10 Multimodal Sensorimotor Integration for Expert-in-the-Loop Telerobotic Surgical Training

I.J. Intelligent Systems and Applications, 2018, 3, 10-21

Published Online March 2018 in MECS (/)

DOI: 10.5815/ijisa.2018.03.02

Copyright © 2018 MECS I.J. Intelligent Systems and Applications, 2018, 3, 10-21 Translation Movement Stability Control of Quad

Tiltrotor Using LQR and LQG

Andi Dharmawan

Department of Computer Science and Electronics, Faculty of Mathematics and Natural Science,

Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, Indonesia

E-mail: andi_dharmawan@mail.ugm.ac.id

Ahmad Ashari and Agfianto Eko Putra

Department of Computer Science and Electronics, Faculty of Mathematics and Natural Science,

Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, Indonesia

E-mail: ashari@ugm.ac.id, agfi@ugm.ac.id

Received: 04 Jun 2017; Accepted: 21 July 2017; Published: 08 March 2018

Abstract—Quadrotor as one type of UAV (Unmanned