四旋翼飞行器姿态角的自切换串级PID控制方法

四旋翼飞行器的姿态控制是无人机稳定飞行的关键技术之一。针对复杂多变作业条件下飞行器参数会经常发生变化的问题，在典型控制方法的基础上提出一种自适应的智能控制方法。首先，根据牛顿欧拉定律推导出无人机在地理坐标系下的动力学模型，并对其中参数进行测量计算；然后基于三角形隶属度函数建立模糊控制器，作为外环自主切换的两种控制方式之一，并设置平滑切换过程；最后结合外环对姿态角的控制方法以及内环对角速度快速调整的PD控制方法，实现了无人机串级PID控制方法。仿真和实验结果表明，该系统能够有效控制四旋翼飞行器的飞行姿态。相比较其它算法，其具有更好的鲁棒性和姿态调节的快速性。提升了无人机在飞行过程中抵抗环境扰动和系统动态响应的能力，为四旋翼飞行器控制研究提供了重要的理论与实践基础。