雙閉環(huán)單神經(jīng)元PID控制器的四旋翼飛行器航跡控制

　　隨著計算機技術(shù)和智能控制技術(shù)的不斷發(fā)展，四旋翼飛行器因其結(jié)構(gòu)簡單、垂直起降和低速飛行等諸多優(yōu)點，在越來越多的領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)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(zhuǎn)相反方向抵消扭矩。它既可以使用無線電遙控設(shè)備進行手動飛行，也可以使用遠程計算機與導(dǎo)航設(shè)備控制進行飛行。與傳統(tǒng)的飛行器相比，具有負載能力強、機械操作簡單和作業(yè)范圍廣泛等優(yōu)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(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。在軍用方面主要進行偵查、監(jiān)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(jiān)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(jīng)典的反饋控制，其有設(shè)計簡單、魯棒性強和穩(wěn)定性高等優(yōu)點，被應(yīng)用于各種各樣的生產(chǎn)環(huán)境。但自適應(yīng)性和參數(shù)整定方面表現(xiàn)很差，也限制算法的發(fā)展。丁軍，姚樂和楊啟文等采用單神經(jīng)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(yīng)用于實際應(yīng)用中。本文采用牛頓歐拉公式建立簡化的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)飛行器運動合力與單神經(jīng)元整定PID控制器結(jié)合對加速度控制，建立姿態(tài)控制、位置控制的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對飛行器運動跟蹤及預(yù)測，并通過simulink仿真實驗，論證算法的實時性、準確性。