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| 1 | 四旋翼无人机串级模糊自适应PID控制系统设计显示文摘四旋翼无人机是一种典型的欠驱动、非线性系统,这类系统要求控制参数能够跟随系统的非线性变化而自适应变化,结合模糊控制和PID控制的优点,提出一种改进型的串级模糊自适应PID控制系统,该系统由角度模糊自适应PID控制、角速度模糊自适应PID控制两部分组成。搭建该控制系统的数学模型,对角度、角速度控制的PID参数进行非线性化模糊整定,通过软件对比仿真角度单级PID控制、角度角速度串级PID控制和角度角速度串级模糊自适应PID控制三种控制策略,仿真结果表明串级模糊自适应PID控制系统的稳定性、快速性和准确性明显优于其余两种控制策略,通过实际飞行试验数据分析表明串级模糊自适应PID控制算法在四旋翼无人机控制系统上能够取得非常理想的控制效果。 | 于文妍 杨坤林 | 2019 | 机械设计与制造2019，，1： | 46 |
| 2 | 四旋翼无人机串级变论域模糊PID姿态控制研究显示文摘为解决四旋翼无人机控制系统存在的鲁棒性差和控制精度低等问题,结合变论域思想、模糊PID算法和串级PID算法三者优点,提出了一种基于变论域模糊PID的串级姿态控制算法。建立了四旋翼无人机系统动力学数学模型,在模型的基础上设计串级变论域模糊PID控制系统,将不同的控制器组合,使用外环角度环和内环角速度环对四旋翼姿态进行控制。常规串级PID算法和串级变论域模糊PID算法设计的控制系统所得仿真曲线对比表明,串级变论域模糊PID控制方法能满足四旋翼飞行器响应速度快与稳定性高的要求,其超调量为8%,明显优于串级PID控制方法。 | 刘洋 行鸿彦 侯天浩 | 2019 | 电子测量与仪器学报2019，31，10： | 33 |
| 3 | 基于STM32的四旋翼飞行器的姿态最优估计研究显示文摘为了解决传感器自身累计误差和周围环境随机误差对姿态最优估计影响的问题,提出了一种基于STM32的姿态解算系统设计方案。该系统由低成本的航姿参考系统(AHRS)和STM32F405微处理器组成。采用四元数坐标换算,将陀螺仪、加速度计和磁罗盘三者数据进行融合,姿态偏差采用双环PI控制器进行修正,并采用互补滤波算法解算出飞行器姿态信息。搭建了四旋翼飞行器半实物仿真平台,模拟飞行器空中悬停时姿态。实验结果表明,该系统较好地解决了噪声干扰与姿态最优估计问题,实现了长时间稳定地输出准确可靠的姿态数据的要求。 | 何川 李智 王勇军 | 2015 | 电子技术应用2015，41，12： | 17 |
| 4 | 板球系统的模糊自整定PID控制算法研究显示文摘针对板球系统在轨迹跟踪控制中震荡大、精度低和实时性差的问题,提出了模糊自整定PID控制方案。首先运用拉格朗日方程对非线性板球系统建立数学模型。其次为了实现小球对期望轨迹的鲁棒跟踪,结合模糊算法与PID算法设计模糊自整定PID控制器,成功实现板球系统的圆形轨迹跟踪和镇定控制,保证轨迹误差在有限时间内趋于零。该控制方案在提高控制算法的执行效率、降低功耗的同时,改善了板球系统的动静态性能。仿真及实验结果表明:模糊自整定控制可以有效的提高板球系统的轨迹跟踪精度与实时性。 | 郝伟 张宏立 | 2018 | 控制工程2018，25，9： | 17 |
| 5 | 风扰条件下四旋翼无人机智能控制算法的设计与仿真显示文摘为提高四旋翼无人机在风扰条件下的抗扰能力和控制精度,提出一种利用遗传算法优化模糊控制器规则以提高控制器性能的方法。首先,对自然条件下风速的变化特性进行分析,建立相应的数学模型,并将其作为环境噪声引入系统。在四旋翼无人机动力学模型的基础上,设计模糊PID控制器对其进行控制。同时,对模糊控制器中的模糊子集进行基因编码,设计改进型遗传算法来实现对模糊规则的再整定与优化。在Matlab/Simulink仿真环境下的实验结果表明,该算法有效地提高了四旋翼无人机在面对复杂干扰时的抗扰能力和控制精度。 | 肖长诗 毛贻汉 元海文 文元桥 | 2018 | 计算机科学2018，45，5： | 15 |
| 6 | 基于串级ADRC的四旋翼飞行器悬停控制显示文摘针对四旋翼悬停控制问题,提出一种串级自抗扰控制方法。首先,根据欧拉及牛顿定理建立四旋翼飞行器的动力学模型,并解耦为双回路、多子系统的结构。其次,根据四旋翼飞行器系统的自身结构特点,设计串级自抗扰控制器,为获取较好的内环输入信号,对外环设计线性ADRC控制器;同时,设计内环非线性ARDC控制器以获得更好的跟踪性能。针对系统内部参数摄动和存在外部干扰等不确定性,引入扩张状态观测器对系统的状态和内外扰动进行实时估计,并利用非线性误差反馈控制律进行补偿,消除内外扰动的影响。最后,仿真验证所提控制策略的有效性和优越性。 | 叶孝璐 俞立 张文安 张丹 | 2017 | 中南大学学报(自然科学版)2017，48，8： | 14 |
| 7 | 基于Sigmoid函数的四旋翼无人机轨迹规划算法显示文摘针对小型四旋翼无人机自主巡航的轨迹规划问题,提出一种基于Sigmoid函数的轨迹规划算法。在给出了一组由无人机必须飞经的路径点所定义的巡航任务的前提下,该算法采用圆滑可导的Sigmoid函数作为位置函数,规划出任意2个路径点之间的状态轨迹。该方法同时保证了光滑可导的速度轨迹函数。基于飞行器的最大速度约束,在相邻的2个路径点的距离小于一定值时还可保证可导的加速度轨迹函数。算法极为简单,可在计算能力有限的微小型无人机驾驶仪上得以实现。在对算法和其有关的性质做出介绍之后,文章还给出了采用典型的小型四旋翼无人机动态模型和控制算法对该算法制定的飞行轨迹进行跟踪飞行的仿真结果,证实了该算法的可行性、有效性和实时性。 | 陈雯雯 刘明 雷建和 王冲 李伟 | 2016 | 控制工程2016，23，6： | 13 |
| 8 | X型四旋翼无人机建模及四元数控制显示文摘对X型四旋翼无人机做了合理假设以及受力分析,推导并建立了X型四旋翼无人机全面的动力学数学模型,考虑了无人机平动、转动空气阻力,并且将转子、螺旋桨和机体看成多刚体系统。在Solidworks软件中,建立了无人机实物模型以获得无人机惯性参数。直接以四元数作为反馈控制量,设计出多通道双回路矢量PD控制系统。以Matlab/Simulink为平台,对四元数反馈控系统和欧拉角反馈控制系统进行对比控制仿真。从仿真结果来看,这2种反馈模式都能对无人机模型进行位置、姿态跟踪等控制,但是四元数反馈控制系统具有过渡时间短、计算量少以及无奇点产生的优点。 | 丁少宾 肖长诗 刘金根 文元桥 | 2015 | 系统仿真学报2015，27，12： | 11 |
| 9 | 模糊PID在无人机飞行控制中的应用研究显示文摘四旋翼无人机因其体积小、造价低、高机动等特点,在航拍、侦查等军用和民用领域得到广泛应用。本文首先介绍了模糊PID自整定原理,然后以无人机飞行高度控制为例,在分析传统控制方法的基础上,设计了一种模糊自适应PID控制器,利用Matlab/Simulink工具包对控制器进行了仿真,并与传统控制方法进行了比较。结果表明,模糊自适应PID控制器无论在系统响应时间还是稳定性方面,都较传统的PID控制器和模糊控制器有较大的改善。 | 董良新 | 2015 | 自动化技术与应用2015，34，8： | 10 |
| 10 | 四旋翼飞行器姿态的自适应反演滑模控制研究显示文摘微小型四旋翼飞行器是一种欠驱动、强耦合的非线性系统。针对四旋翼飞行器控制中的姿态控制优化进行研究,建立了四旋翼飞行器完整的姿态运动模型,为提高系统响应速度和抗干扰性,在反演控制基础上与自适应和滑模控制方法相结合,根据Lyapunov稳定性进行控制系统设计,并选取合适的控制参数使所设计的控制系统是渐进稳定的,最终设计了一种基于自适应反演滑模算法的姿态控制器。通过计算机仿真软件进行验证,结果表明所设计的控制器与其它算法相比具有更快的响应时间和很强的鲁棒性。 | 张建明 邱联奎 刘启亮 | 2015 | 计算机仿真2015，32，3： | 10 |
| 11 | 基于线性自抗扰控制技术的四旋翼无人机控制系统显示文摘针对四旋翼无人机飞行控制系统存在非线性、强耦合、欠驱动和对扰动敏感等问题,设计了串级控制系统。在该控制系统中,外环位置环采用线性自抗扰控制器(ADRC),内环姿态环采用一种改进的线性自抗扰控制器。在位置和姿态控制中,将所设计的控制器与线性自抗扰控制器和PID控制器做仿真分析对比。仿真结果表明:在一定外部干扰下,所设计的控制器具有良好的解耦效果,能对总扰动进行很好的估计并补偿,提高了系统的抗干扰能力和鲁棒性。 | 吴君华 谢习华 李拥祺 | 2021 | 传感器与微系统2021，40，5： | 10 |
| 12 | 旋翼飞行机器人的行人视觉跟踪方法及系统显示文摘针对旋翼飞行机器人抖动造成运动图像模糊、行人跟踪时受部分遮挡等因素的影响,易出现行人目标丢失的问题,提出一种经过图像去模糊的图像帧序列的旋翼飞行机器人视觉跟踪方法。首先,为克服旋翼飞行机器人抖动造成运动图像模糊的问题,利用维纳滤波对运动图像帧序列进行去模糊处理;其次,为克服单一颜色描述子作为行人模型的缺陷,采取合适的权重融合行人的颜色和HOG描述子作为行人模型;考虑到Camshift算法能较好的跟踪无遮挡的行人目标,且实时性好,而粒子滤波(PF)算法对发生部分遮挡的行人目标的跟踪具有较强的鲁棒性,利用前后两帧图像的行人目标模型的相似度来实现Camshift算法和PF算法的切换,以保障算法实时准确的跟踪行人目标。利用维纳滤波对运动图像去模糊后,行人跟踪准确率从93%提升到100%;利用分段行人目标跟踪算法相比于Camshift算法更具鲁棒性,相比于PF算法,实时性提升26.45%,相比于跟踪学习检测(TLD)算法,实时性提升66%。行人发生部分遮挡时,旋翼飞行机器人跟踪行人的精度在50 cm以内,能够稳定跟踪行人目标。 | 王耀南 罗琼华 毛建旭 陈彦杰 周显恩 | 2018 | 电子测量与仪器学报2018，32，11： | 9 |
| 13 | 基于模糊单神经元PID的四旋翼控制研究显示文摘小型四旋翼无人机的位置及姿态控制容易受干扰,系统存在高度非线性和时变性,采用常规的PID控制器难以达到理想的控制效果.提出了一种基于模糊单神经元PID的控制策略.上述方法利用带反馈的单神经元权值调节来改善四旋翼系统的控制性能,避免了传统神经元网络解算样本大、优化参数多的问题;结合模糊控制机制,实现了单神经元PID控制器增益系数的自整定,进一步提高了控制系统的动态性能.仿真结果表明,上述四旋翼姿态控制策略超调量较小,响应速度快.所提的方法具有较强的自适应性和鲁棒性. | 蒋林 冷雪峰 罗小华 夏旭洪 | 2019 | 计算机仿真2019，36，10： | 9 |
| 14 | 四旋翼无人机的自适应反步跟踪控制显示文摘针对四旋翼无人机存在外界干扰情况下的姿态和位置的跟踪控制问题,提出了自适应反步控制策略。首先,通过对四旋翼无人机模型的分析,将其转化为带有外界干扰的严反馈形式;其次,采用自适应技术,实现对未知外界干扰上界的估计,并结合反步控制,分别设计姿态和位置的跟踪控制器;再次,基于Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的渐近稳定性;最后,通过数值仿真验证了所设计控制策略的有效性。仿真结果表明所设计的控制器具有较好的鲁棒性和跟踪性能。 | 张政 王芳 郭颖 宗群 | 2020 | 控制工程2020，27，3： | 9 |
| 15 | 四旋翼飞行器动态粒子群优化算法的PID控制技术显示文摘针对四旋翼飞行器的标准粒子群优化算法PID控制器容易陷入局部最优解、过早收敛的问题,提出了一种动态粒子群优化算法的PID控制技术。该算法主要由两部分组成:①根据迭代过程中粒子群粒子与全局最优粒子间的欧氏距离大小动态改变惯性权重,并设置系数控制其对惯性权重的影响程度;②引入杂交进化,在指定迭代次数内,若粒子群全局最优值连续未变,则对指定数量的粒子进行杂交,增加粒子多样性,避免陷入局部最优。通过Matlab/Simulink搭建四旋翼飞行器模型并仿真。结果表明,该优化算法能有效地避免陷入局部最优和过早收敛,使四旋翼飞行器得到更平稳、精确的控制,减少超调,提升计算效率。 | 胡文华 曹仁赢 温泽之 刘剑锋 | 2019 | 实验室研究与探索2019，38，7： | 8 |
| 16 | 基于自适应模糊PID的四旋翼飞行器悬停控制显示文摘为了解决四旋翼飞行器在悬停飞行过程中控制性能差、鲁棒性差等问题,提出一种基于自适应模糊PID控制方法。根据Newton-Euler方程建立四旋翼飞行器的非线性模型,设计内环为姿态控制,外环为位置控制,并在Matlab环境下设计了该自适应模糊PID控制器。仿真和实验结果表明,该自适应模糊PID控制器具有较好的响应速度及鲁棒性,能够有效地控制飞行器到达目标位置,并且保持悬停飞行状态,实现了对四旋翼飞行器系统双环控制。 | 王健 王承龙 李智 王勇军 | 2016 | 桂林电子科技大学学报2016，36，5： | 7 |
| 17 | 一种ITAE六旋翼无人机双闭环串联-前馈PID姿态控制算法显示文摘针对传统比例积分微分(PID)控制算法在多旋翼姿态控制时因闭环零点所导致的系统超调量增加、反应速度降低的问题,以六旋翼无人机为研究平台,提出一种时间加权绝对误差值积分(ITAE)指标双闭环串联-前馈PID姿态控制算法。结果表明,在该算法下系统的超调量σ可控制在2%以下,调节时间ts控制在0.5 s以内,可实现对六旋翼无人机高度、偏航角、仰俯角和滚转角的控制,可保证无人机系统的稳定性且使稳态误差接近于0。该算法有效解决了传统PID控制算法在进行姿态控制时存在的超调量大、调节时间长的问题,同时也解决了前馈滤波PID算法控制时出现的超调量降低、调节时间增加的问题,说明算法对六旋翼无人机具有较好的控制效果。 | 胡浩伟 赵庆展 田文忠 马永建 | 2019 | 现代电子技术2019，42，10： | 7 |
| 18 | 干扰观测器补偿的四旋翼飞行器自适应离散终端滑模控制显示文摘传统的离散线性滑模应用于四旋翼飞行器控制具有跟踪误差大、响应速度慢、不能有限时间收敛等问题,针对具有外干扰、系统不确定和建模误差的四旋翼飞行器,提出了干扰观测器补偿的自适应离散终端滑模控制。首先,对一类包括四旋翼飞行器模型的离散化方程推导了终端滑模控制律,引入自适应律因子减小抖振,构造了以状态变量的平方作为干扰误差收敛速度的改进型离散干扰观测器,且证明了它的稳定性,再利用改进的离散干扰观测器获取未知干扰、不确定和建模误差的高精度估计,并用于控制器设计补偿项,提高鲁棒性和减小稳态误差,再对整个系统的稳定性做了严格的证明。最后将提出方法用于四旋翼飞行器控制,Matlab仿真分析表明,干扰观测器补偿的自适应离散终端滑模控制比离散终端滑模等其他控制方法具有响应时间更快、跟踪效果更理想、鲁棒性更强等特点,实现了在不确定干扰的情况下飞行器姿态的稳定控制。 | 何泉林 佃松宜 蒲明 | 2017 | 电光与控制2017，24，9： | 6 |
| 19 | 模糊神经网络PID算法在输油泵系统中的控制研究显示文摘针对输油泵在复杂地形中,由外界的温度、湿度、原油特性等不良因素导致的漂离问题,本文研究与设计了模糊神经网络PID控制算法来对输油泵控制系统进行控制,结合常规PID控制,模糊控制,神经网络控制的优点,分析了输油泵控制系统的组成结构,设计了模糊神经网络PID控制算法的模型结构和实现过程。仿真实验结果表明,文中算法相比较常规PID控制算法,超调量减少约20%左右,相较于模糊PID超调量减少了约9%,达到稳定状态所需的控制时间也远低于常规PID和模糊PID,并且文中算法具有较好的自适应能力和抗干扰能力。 | 龚晨 杨盛泉 | 2019 | 西安工业大学学报2019，39，3： | 6 |
| 20 | 基于串级PID的多旋翼精确定点悬停控制研究显示文摘针对多旋翼飞行器的精准定点及稳定悬停控制问题,采用串级PID控制算法设计位姿控制器对多旋翼的位置和姿态进行控制。对多旋翼进行运动学及动力学分析,建立数学模型,并对所建模型进行分析再建立控制分配模型。为了简化控制器设计,将控制器分为位姿控制器和控制分配器两部分进行设计,改变控制分配器可以实现对不同旋翼的飞行控制,具有更广的适用性。仿真结果表明,多旋翼无人机具有较快的响应速度,垂直起飞和平飞两个阶段衔接紧密,能够准确到达给定目标位置并进行稳定悬停。 | 赵洁 陈至坤 张瑞成 | 2021 | 电光与控制2021，28，8： | 6 |
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