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雙閉環單神經元PID控制器的四旋翼飛行器航跡控制

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資料介紹

　　隨著計算機技術和智能控制技術的不斷發展，四旋翼飛行器因其結構簡單、垂直起降和低速飛行等諸多優點，在越來越多的領域擁有廣泛的應用前景。四旋翼飛行器是由4個電動槳葉組成，相鄰槳葉旋轉相反方向抵消扭矩。它既可以使用無線電遙控設備進行手動飛行，也可以使用遠程計算機與導航設備控制進行飛行。與傳統的飛行器相比，具有負載能力強、機械操作簡單和作業范圍廣泛等優點。四旋翼飛行器采用點到點的飛行方式，包括旋進、懸停、偏航、橫滾、俯仰、垂直和水平飛行。在軍用和民用領域都得到廣泛的應用。在軍用方面主要進行偵查、監視、獲取敵方情報和地面通訊等工作；在民用方面主要進行空中攝影、圖像傳輸、交通監控、電力巡檢和大氣檢測等工作。

　　目前，對于四旋翼飛行器的控制器選擇，通常采用PID控制器。PID控制器作為經典的反饋控制，其有設計簡單、魯棒性強和穩定性高等優點，被應用于各種各樣的生產環境。但自適應性和參數整定方面表現很差，也限制算法的發展。丁軍，姚樂和楊啟文等采用單神經元對PID算法做出改進，并分析改進后算法的合理性。侯一民，高京都等將改進后的算法應用于實際應用中。本文采用牛頓歐拉公式建立簡化的數學模型，并根據飛行器運動合力與單神經元整定PID控制器結合對加速度控制，建立姿態控制、位置控制的雙閉環控制系統，實現對飛行器運動跟蹤及預測，并通過simulink 仿真實驗，論證算法的實時性、準確性。