1、旋翼飛行器控制到底有哪些關鍵技術難點（1）機體優(yōu)化設計問題。對于四旋翼飛行器機體設計時，主要考慮飛行器的質(zhì)量、能耗及體積等因素。飛行器的質(zhì)量與能耗及體積之間相互影響，因此首先需要確定飛行器機體參數(shù)，然后選擇合適的直流無刷電機、螺旋槳及電池等材料。（2）難以建立精確的四旋翼飛行器模型。建立精確的飛行器模型是研究飛行器控制算法的基礎和前提，但由于四旋翼飛行器是一個強耦合、多變量的非線性復雜系統(tǒng)，同時在飛行過程中很難獲得準確的空氣動力學參數(shù)，且飛行器容易受到空氣阻力和風速的影響，因此很難建立精確的四旋翼飛行器模型。（3）飛行器所使用的傳感器采集到的姿態(tài)數(shù)據(jù)存在誤差。例如：陀螺儀采集角速度時存在零漂誤

2、差和溫漂誤差；加速度計采集角加速度時存在振動誤差和零漂誤差；當飛行器處于低空飛行情況下，采用氣壓高度計采集高度信息存在較大的誤差。這些因素都會對飛行器姿態(tài)信息和位置信息的測量產(chǎn)生影響，進而影響飛行器的控制性能。（4）飛行器控制算法設計。目前針對四旋翼飛行器控制算法的研究有很多，主要有經(jīng)典PID控制算法、H¥控制算法、反步法等等。飛行器算法性能主要是從響應速度、穩(wěn)定性及超調(diào)量等方面進行衡量，但響應速度、穩(wěn)定性及超調(diào)量這三者之間相互影響、相互制約。-飛行原理就不多講了，飛行器的飛行姿態(tài)多種多樣，有花式搖擺，大雁南歸，飛流直下等多種方式；主體為定義機體坐標系和慣性坐標系，根據(jù)牛頓定理對四旋

3、翼飛行器進行受力分析，采用歐拉角描述飛行器姿態(tài)并結合四旋翼飛行器運動方程，通過推導得出飛行器的非線性數(shù)學模型，控制四種基本的飛行狀態(tài)，分別為垂直方向運動、橫滾運動、俯仰運動、偏航運動；那么我們來講一下飛行器的幾種控制算法；1.PID的飛行控制算法由于四旋翼飛行器的角運動與線運動之間存在耦合關系，所以將四旋翼飛行器控制系統(tǒng)分為內(nèi)環(huán)姿態(tài)控制和外環(huán)位置控制，采用經(jīng)典PID控制算法分別對其進行控制，最終實現(xiàn)四旋翼飛行器穩(wěn)定飛行。PID控制器是一種線性控制器，PID控制算法在控制過程中，通過控制調(diào)節(jié)參數(shù)對誤差量進行校正，使系統(tǒng)誤差漸進穩(wěn)定，實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定。主要從超調(diào)量、響應速度及魯棒性等方面考慮，調(diào)節(jié)比例

4、、積分和微分系數(shù)的大小，從而改善PID控制算法的控制性能?；赑ID的姿態(tài)控制：通過航姿測量系統(tǒng)得到飛行器飛行過程的實時姿態(tài)數(shù)據(jù)，將實時的姿態(tài)數(shù)據(jù)反饋到輸入端，與設定目標姿態(tài)數(shù)據(jù)進行對比得到姿態(tài)角誤差。PID控制器不斷的調(diào)節(jié)姿態(tài)角誤差，實現(xiàn)對四旋翼飛行器姿態(tài)穩(wěn)定控制基于PID的位置控制：將航姿參考系統(tǒng)的姿態(tài)信號與位置信號反饋到輸入端，構成閉環(huán)反饋系統(tǒng)，實現(xiàn)對四旋翼飛行器姿態(tài)和位置的雙環(huán)控制，通過PID控制算法對姿態(tài)和位置信號的誤差不斷的調(diào)節(jié)，使飛行器的姿態(tài)穩(wěn)定并按照設定的位置和軌跡穩(wěn)定飛行?？偨Y分析：該控制方法具有響應速度快的優(yōu)點，但在控制過程中存在超調(diào)量較大、魯棒性差的問題。- 2.基于PI

5、D的模糊PID的飛行控制算法模糊PID控制方法是一種非線性控制方法，與PID控制器不同的是它不需要知道被控制對象精確模型，只需要利用專家知識和相關工程師的經(jīng)驗設定相應的輸入輸出規(guī)則。在控制過程中，將系統(tǒng)誤差轉(zhuǎn)換到模糊域中，根據(jù)誤差及誤差變化率的大小，通過查詢設定的模糊控制表，得到對應的比例系數(shù)，積分系數(shù)及微分系數(shù)，然后進行PID控制調(diào)節(jié)。相較于傳統(tǒng)PID控制算法，它通過將系統(tǒng)誤差轉(zhuǎn)化到模糊域，能智能地根據(jù)系統(tǒng)誤差的大小，選擇合適的調(diào)節(jié)參數(shù)對系統(tǒng)誤差進行校正?？偨Y分析：模糊PD控制算法相較于模糊PID控制算法具有響應速度較快、超調(diào)量小及魯棒性好的優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)對四旋翼飛行器穩(wěn)定控制，具有較好的控

6、制性能。這讓我想起了模糊搜索為什么比精確搜索更實用；然而他們并沒有什么毛關聯(lián)；-3.基于反步滑模的飛行控制算法反步法（Backstepping）的基本設計思路是，針對滿足嚴格反饋結構的系統(tǒng)，首先將復雜的非線性系統(tǒng)分解成不超過系統(tǒng)階數(shù)的子系統(tǒng)，然后針對每個子系統(tǒng)分別設計李雅普諾夫（Lyapunov）函數(shù)和中間虛擬控制量。然后在下一個子系統(tǒng)的設計中，將上一個子系統(tǒng)的虛擬控制律作為這個子系統(tǒng)的跟蹤目標，依此類推，它利用系統(tǒng)的結構特性，遞推構造出整個系統(tǒng)的Lyapunov函數(shù)。滑模變結構控制的基本原理是：基于低階模型設計滑膜面，然后運動軌跡能夠在限定時間內(nèi)進入滑膜面，并且在后面時間的運動都保持在該滑膜面內(nèi)。滑模變結構控制能夠解決因數(shù)學模型精度及外部干擾帶來的影響。利用反步方法對飛行器姿態(tài)進行控制，根據(jù)Lyapunov穩(wěn)定性定理證明該控制算法具有較好的魯棒性；利用滑模變