[发明专利]基于自适应调参的扑翼飞行器智能位置控制方法

说明书

本发明提供一种基于自适应调参的扑翼飞行器智能位置控制方法，包括以下步骤：S1、根据机载测量单元采集的扑翼飞行器的位置信息，获得扑翼飞行器的实际位置。S2、计算位置误差e和位置误差一阶导数并将其输入至模糊控制器解算得到实际输出数值；S3、将实际输出数值输入PID控制器并输出计算结果u，根据计算结果u向期望位置进行运动；S4、机载测量单元按预设频率向模糊PID控制器发送实际位置信息，模糊PID控制器重复步骤S1‑S3，最终实现对扑翼飞行器的位置控制。本发明能够实时更新PID参数，具有更快的响应速度。使扑翼飞行器具有更强的抗干扰能力和更强的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及扑翼飞行器技术领域，特别涉及一种基于自适应调参的扑翼飞行器智能位置控制方法。

背景技术

无人机技术的高速发展，让多旋翼这种可以原地起飞降落、空中驻停的飞行器的技术日趋成熟，但同时也让它的缺点显露无疑，诸如，噪声大、杀伤力大、危险系数高等。所以越来越多的专家将眼光转向进了扑翼飞行器。

与传统的固定翼飞行器和多旋翼飞行器相比，扑翼飞行器具有独特的优点：能够原地或小区域内起飞，具有优秀的飞行机动能力、空中悬停能力，和较为低廉的飞行成本。扑翼飞行器将升降、悬停和推进功能集于一身，依靠扑翼的飞行方式，能够快速高效的改变飞行姿态具有极强的机动性和灵活性。

由于扑翼飞行器是一种非线性不定常的系统，使得它的控制系统非常复杂且难以实现。目前，大多数的控制方法都是将扑翼飞行器的动力学模型线性化，再用线性控制器如PID控制进行控制，但是这种线性化的方案也带来很多弊端，比如：抗干扰性差、飞行模态难以切换等等。具有自适应自整定PID参数的模糊PID控制方法在这种情况下更有优势，PID控制是实际生产生活中使用最多最成熟的控制方法，但是针对扑翼飞行器这种非线性时变系统，往往需要动态调整PID参数，而模糊PID控制正好能够满足需求。并且，在模糊控制中，最重要的是模糊规则的制定，模糊规则通常是基于实际生产的经验即专家经验进行设定，而本公司长期从事飞行器的设计生产，具有丰富的飞行经验和大量飞行数据，完全能够制定出切实可行的模糊规则。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提出一种基于自适应调参的扑翼飞行器智能位置控制方法，入模糊控制能够有效对飞行器进行控制，对于飞行过程中的外界干扰和各种突发情况，本发明通过工程总结的模糊规则及时处理信息，输出合适的PID参数，使飞行器具有更强的抗干扰能力和更强的鲁棒性。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供一种基于自适应调参的扑翼飞行器智能位置控制方法，包括以下步骤：

预处理步骤S0、设定模糊PID控制器中的初始参数K_p0、K_i0、K_d0、w_e、

其中，

K_p0、K_i0、K_d0为扑翼飞行器中模糊PID控制器的初始比例积分微分参数；

w_e、分别为位置误差e和位置误差的一阶导数的论域；

论域w_e、分别包括a_i(e)、a_i+1(e)、a_i+2(e)、a_i+3(e)…a_i+n(e)；等参数；

分别为K_p、K_i和K_d对应的论域；

S1、根据机载测量单元采集的扑翼飞行器的位置信息，获得扑翼飞行器的实际位置；

S2、计算扑翼飞行器的实际位置与期望位置之间的位置误差e和位置误差一阶导数并将其输入至模糊控制器解算得到实际输出数值