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专利号: 2018102497996
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于因子自适应模糊PID的四旋翼飞行器姿态控制方法,其特征在于:具体包含如下步骤:

S1:四旋翼飞行器通过姿态传感器,实时采集四旋翼飞行器的加速度和角速度信息,经过姿态解算得到四旋翼飞行器当的姿态角信息;

S2:给定期望姿态角,包括给定期望俯仰角,期望翻滚角,期望偏航角。由步骤S1中实时采集的当前姿态角信息,计算三个期望姿态角与当前姿态角之间的差值;

S3:整定量化因子和比例因子:以期望姿态角与当前姿态角的误差和误差变化率作为量化因子整定模块的输入,应用变论域思想,采用函数型表达式,得到量化因子和比例因子的数值;

S4:整定PID参数:整定后的量化因子ke和kec相应的分别乘以误差e和误差变化率ec作为模糊控制器的输入,通过模糊算法整定PID参数,经过PID控制,得到电机控制量,进而调整四旋翼飞行器姿态达到期望的姿态量。

2.根据权利要求1中所述的一种基于因子自适应模糊PID的四旋翼飞行器姿态控制方法,其特征在于:所述步骤S3中量化因子的整定方法为:根据误差e和误差变化率ec进行在线调整,量化因子与e和ec成单调递减趋势,设计公式为:其中a为函数曲线的伸缩因子,其大小能决定函数曲线在u=0与u=1之间的形状,c控制函数曲线中心对称点的横坐标,b和λ控制将k0进行缩放的范围,n表示误差的量化等级数的个数,k0表示量化因子初始值;同时选取比例因子为整定后的量化因子的倒数;量化因子和比例因子的整定,使得步骤S4 PID参数整定中,当误差逐渐减小时,误差量的附近始终可以运用较多的模糊规则,消除了模糊规则数量与控制精度的矛盾,增加了控制灵敏度。

3.根据权利要求1中所述的一种基于因子自适应模糊PID的四旋翼飞行器姿态控制方法,其特征在于:所述步骤S4中,PID参数整定过程:输入为ke*e和kec*ec,输出为PID控制参数ΔKp、ΔKi、ΔKd;根据输入的ke*e和kec*ec,查询模糊控制规则表得到PID控制参数的模糊值;最后结合Mamdani推理算法和重心法将PID控制参数的模糊值清晰化,得到清晰化的PID控制参数,再乘以比例因子ku,得到最终的ΔKp、ΔKi、ΔKd。