[发明专利]轨迹跟踪优化控制方法、装置、多旋翼无人机及存储装置

权利要求书

1.一种轨迹跟踪优化控制方法，其特征在于，包括：

获取预先设定的双闭环比例-积分-微分控制器的外环比例控制参数、外环微分控制参数，及无人机的轨迹跟踪误差和实际姿态角，并计算得到内环姿态角误差；

获取预先设定的所述双闭环比例-积分-微分控制器的内环比例控制参数、内环微分控制参数，并结合所述内环姿态角误差计算得到第一控制量；

当所述无人机的执行器饱和时，获取预先设定的初始退饱和系数和初始鲁棒阈值，并计算得到鲁棒抗饱和补偿量；

利用所述内环积分控制参数、所述内环姿态角误差、所述鲁棒抗饱和补偿量计算得到第二控制量；

利用所述第一控制量和所述第二控制量计算得到实际控制量；

根据所述实际控制量和所述轨迹跟踪误差对所述初始退饱和系数和所述初始鲁棒阈值进行粒子群优化处理，得到最优退饱和系数和最优鲁棒阈值；

根据所述最优退饱和系数和所述最优鲁棒阈值更新所述实际控制量，得到最优实际控制量，并根据所述最优实际控制量控制所述无人机。

2.根据权利要求1所述的轨迹跟踪优化控制方法，其特征在于，所述当所述无人机的执行器饱和时，获取预先设定的初始退饱和系数和初始鲁棒阈值，并计算得到鲁棒抗饱和补偿量的步骤，包括：

当所述无人机的执行器饱和时，判断所述内环姿态角误差是否大于初始鲁棒阈值；

若所述内环姿态角误差大于初始鲁棒阈值，则所述鲁棒抗饱和补偿量为零；

若所述内环姿态角误差小于或等于初始鲁棒阈值，则获取预先设定的初始退饱和系数和初始鲁棒阈值，并计算得到鲁棒抗饱和补偿量。

3.根据权利要求2所述的轨迹跟踪优化控制方法，其特征在于，所述鲁棒抗饱和补偿量的计算公式为：

α＝a₁+a₂|u_n-u_s|；

其中，为鲁棒抗饱和补偿量，e_in为内环姿态角误差，u_s为所述饱和控制量，u_n为所述名义控制量。

4.根据权利要求1所述的轨迹跟踪优化控制方法，其特征在于，所述计算得到内环姿态角误差的步骤，包括：

利用所述外环比例控制参数、所述外环微分控制参数和所述轨迹跟踪误差计算得到内环姿态期望量；

计算所述内环姿态期望量和所述实际姿态角的差值，得到内环姿态角误差；

所述内环姿态期望量的计算公式为：

其中，r为所述内环姿态期望量，k_pout为所述外环比例控制参数，k_dout为所述外环微分控制参数，e_out为所述轨迹跟踪误差。

5.根据权利要求1所述的轨迹跟踪优化控制方法，其特征在于，所述第一控制量的计算公式为：

其中，所述u₁为所述第一控制量，k_pin为所述内环比例控制参数，k_din为所述内环微分控制参数，e_in为内环姿态角误差。

6.根据权利要求1所述的轨迹跟踪优化控制方法，其特征在于，所述第二控制量的计算公式为：

其中，u₂为所述第二控制量，k_iin为内环积分控制参数，e_in为内环姿态角误差，为鲁棒抗饱和补偿量，u_s为所述饱和控制量，u_n为所述名义控制量。

7.根据权利要求1所述的轨迹跟踪优化控制方法，其特征在于，所述实际控制量的计算公式为：

u_n＝u₁+u₂；

其中，u为所述实际控制量，u_s为所述饱和控制量，u_n为所述名义控制量，u₁为所述第一控制量，u₂为所述第二控制量。