.626. 工程科学学报，第40卷，第5期 1.0 (a 号0.5 时间 50.5 时间s 图7姿态环的跟踪误差 4 10 Fig.7 Tracking error of the attitude loop 时间/s 1.0 精度也比PID提高了32%. E0.5 16r 14 ---参考值 -LADRC 4 6 10 12 ---PD 时间s 10 15.4 图4位置环的响应.(a)x;(b)y:(c): 8 15,2 150 Fig.4 Response of the position loop:(a)x;(b)y;(c)z 148 4 14.6 8.68.89.0 15 2 时间的 1.0 0 0.5 4 6 10 张 时间/s 0 050 45678910 图8滚转角的响应 3 时间s Fig.8 Response of the roll angle 图5位置环的跟踪误差 Fig.5 Tracking error of the position loop 4试验验证 为了进一步验证所设计飞行控制器的有效性， 作者搭建了六旋翼飞行器样机.该样机装载了低成 本的GPS模块、数传、飞行控制系统、摄像机等航空 电子设备，如图9所示.另外，表2也给出了飞行控 制系统的性能指标，这些指标表明所选飞行控制系 时间s 统足以测量任意常规六旋翼飞行器的飞行数据.由 于试验条件有限，集总干扰（像阵风干扰、测量噪 声、机械振动等)无法通过传感器直接获得，因此本 文采用如下方法完成六旋翼飞行器的轨迹跟踪控制 --…0 试验，即：先用仿真获得无集总干扰下的BC- 10 4 10 LADRC控制器参数，再通过Matlab/Simulink的代码 时间s 转化功能[2O将IBC-LADRC控制算法转换成C代 图6姿态环的响应.(a)滚转角：(b)俯仰角 Fig.6 Response of the attitude loop:(a)roll angle;(b)pitch angle -GPS 数传 入幅值为0.02°的白噪声.同时，也采用比例-积分- 飞行控制 微分(proportion integration differentiation,PID)控制 系统 器进行比较分析.PID的参数整定也采用人工蜂群 摄像机 算法来实现，具体过程这里就不再赘述.以滚转角 中为例，两种控制器的控制效果如图8所示.从图 中可以看出，LADRC在线性扩张观测器(LESO)的 作用下能有效抑制外界扰动，跟踪效果大大优于传 图9六旋翼飞行器系统 统的PID控制器.另外，基于LADRC的滚转角跟踪 Fig.9 Hexrotor system工程科学学报,第 40 卷,第 5 期 图 4 位置环的响应. (a) x; (b) y; (c) z Fig. 4 Response of the position loop: (a) x; (b) y; (c) z 图 5 位置环的跟踪误差 Fig. 5 Tracking error of the position loop 图 6 姿态环的响应 郾 (a) 滚转角; (b) 俯仰角 Fig. 6 Response of the attitude loop: (a) roll angle; (b) pitch angle 入幅值为0郾 02毅的白噪声. 同时,也采用比例鄄鄄积分鄄鄄 微分( proportion integration differentiation,PID) 控制 器进行比较分析. PID 的参数整定也采用人工蜂群 算法来实现,具体过程这里就不再赘述. 以滚转角 准 为例,两种控制器的控制效果如图 8 所示. 从图 中可以看出,LADRC 在线性扩张观测器(LESO) 的 作用下能有效抑制外界扰动,跟踪效果大大优于传 统的 PID 控制器. 另外,基于 LADRC 的滚转角跟踪 图 7 姿态环的跟踪误差 Fig. 7 Tracking error of the attitude loop 精度也比 PID 提高了 32% . 图 8 滚转角的响应 Fig. 8 Response of the roll angle 4 试验验证 为了进一步验证所设计飞行控制器的有效性, 作者搭建了六旋翼飞行器样机. 该样机装载了低成 图 9 六旋翼飞行器系统 Fig. 9 Hexrotor system 本的 GPS 模块、数传、飞行控制系统、摄像机等航空 电子设备,如图 9 所示. 另外,表 2 也给出了飞行控 制系统的性能指标,这些指标表明所选飞行控制系 统足以测量任意常规六旋翼飞行器的飞行数据. 由 于试验条件有限,集总干扰(像阵风干扰、测量噪 声、机械振动等)无法通过传感器直接获得,因此本 文采用如下方法完成六旋翼飞行器的轨迹跟踪控制 试验, 即: 先 用 仿 真 获 得 无 集 总 干 扰 下 的 IBC鄄鄄 LADRC 控制器参数,再通过 Matlab / Simulink 的代码 转化功能[20] 将 IBC鄄鄄 LADRC 控制算法转换成 C 代 ·626·