广西师范大学学报（自然科学版） ›› 2018, Vol. 36 ›› Issue (4): 12-19.doi: 10.16088/j.issn.1001-6600.2018.04.002

• • 上一篇    下一篇

基于附加惯性项人群搜索算法的四旋翼无人机姿态控制研究

唐堂1, 魏承赟2, 罗晓曙1*, 丘森辉1   

  1. 1.广西师范大学电子工程学院,广西桂林541004;
    2.桂林飞宇科技股份有限公司,广西桂林541004
  • 收稿日期:2017-10-23 发布日期:2018-10-20
  • 通讯作者: 罗晓曙(1961—),男,湖北应城人,广西师范大学教授,博士。E-mail:lxs@mailbox.gxnu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金 (11262004);广西多源信息挖掘与安全重点实验室开放基金(MIMS5-06);广西信息科学实验中心自主项目(KA1430);广西研究生教育创新计划项目(XYCSZ2017051);广西科技重大专项(桂科AA18118004)

Study of Seeker Optimization Algorithm with Inertia TermSelf-tuning to Attitude Stability of Quadrotor UAV

TANG Tang1, WEI Chengyun2, LUO Xiaoshu1*, QIU Senhui1   

  1. 1.College of Electronic Engineering,Guangxi Normal University, Guilin Guangxi 541004, China;
    2.Guilin Feiyu Science and Technology Incorporated Company, Guilin Guangxi 541004, China
  • Received:2017-10-23 Published:2018-10-20

PDF (PC)

183

摘要： 针对非线性自抗扰控制的控制参数多且不能自整定的缺陷,为进一步提高控制的有效性和精度,在结合四旋翼无人机自身特性的基础上,本文提出一种附加惯性项人群搜索算法与自抗扰控制结合的姿态控制算法。对搜索步长和方向的惯性系数的选取方法进行修改,来实现四旋翼无人机在受干扰情况下飞行过程的姿态控制。仿真结果分析表明:与人群搜索算法优化自抗扰控制和自抗扰控制相比,该方法提高了控制系统的动态响应、抗扰性和鲁棒性,从而对于提高四旋翼无人机的姿态控制具有良好的参考价值。

关键词: 四旋翼无人机, 自抗扰控制, 人群搜索算法, 抗扰性, 鲁棒性

Abstract: In order to improve the effectiveness and accuracy of the control system and to solve the shortcomings such as too many parameters and failing to update the tuning of these control parameters timely of the nonlinear active disturbance rejection control, this paper puts forward a kind of attitude stability control method of the combination of seeker optimization algorithm with inertia term and active disturbance rejection control. The methods of inertia coefficient about the step and direction of searching are modified to achieve quadrotor UAV’s attitude control during the process disturbed flight. The simulation experiment analysis shows that when compared with the seeker optimization algorithm parameters self-tuning active disturbance rejection control and the active disturbance rejection control without self-tuning, this new control method improves the performance of the dynamic response, anti-disturbance and robustness, which has practical value to improve the attitude stability control of quadrotor UAV.

Key words: quadrotor unmanned aerial vehicle, active disturbance rejection control, seeker optimization algorithm, anti-disturbance, robustness

中图分类号: 

  • TP273.2
[1] 钟海鑫, 罗晓曙, 赵帅,等. 基于改进精英蚁群系统算法的四旋翼无人机姿态控制研究[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2016, 34(4):85-92.
[2] 钟海鑫, 丘森辉, 罗晓曙,等. 基于附加惯性项BP神经网络的四旋翼无人机姿态控制研究[J]. 广西师范大学学报(自然科学版), 2017, 35(2):24-31.
[3] NIU T, XIONG H, ZHAO S. Based on ADRC UAV longitudinal pitching Angle control research[C]// 2016 IEEE Information Technology, Networking, Electronic and Automation Control Conference. Piscataway NJ: IEEE Press, 2016:21-25.
[4] XIA G Y, LIU Z H. Quadrotor unmanned helicopter attitude control based on improved ADRC[C]// Guidance, Navigation and Control Conference. Piscataway NJ: IEEE Press, 2015:916-921.
[5] 窦景欣, 孔祥希, 闻邦椿. 四旋翼姿态的反步滑模自抗扰控制及稳定性[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2016, 37(10):1415-1420.
[6] LI J, LI R, ZHENG H. Quadrotor modeling and control based on linear active disturbance rejection control[C]// Control Conference. Piscataway NJ: IEEE Press, 2016:10651-10656.
[7] CHENG P, TIAN Y, YUE B, et al. ADRC trajectory tracking control based on PSO algorithm for a quad-rotor[C]// Industrial Electronics and Applications. Piscataway NJ: IEEE Press, 2013:800-805.
[8] JIANG P, WANG P. Parameters optimization of active disturbance rejection controller with genetic algorithm for cascade speed control system[C]// Fourth International Conference on Intelligent Computation Technology and Automation. Shenzhen: IEEE Computer Society, 2011:464-467.
[9] GENG Q, TIAN P. The ADRC design for UAV longitudinal channel and its parameter optimization based on ACO[C]// IEEE International Conference on Control and Automation. Piscataway NJ: IEEE Press, 2013:373-377.
[10] HUANG Y, FEI Q. Clonal selection algorithm based optimization of the ADRC parameters designed to control UAV longitudinal channel[C]// IEEE International Conference on Control System, Computing and Engineering. Piscataway NJ: IEEE Press, 2016:448-452.
[11] DAIC, CHEN W, ZHU Y. Seeker optimization algorithm[C]// International Conference on Computational Intelligence and Security. Piscataway NJ: IEEE Press, 2006:225-229.
[12] BOUABDALLA H S, SIEGWART R. Backstepping and sliding-mode techniques applied to an indoor micro quadrotor[C]// IEEE International Conference on Robotics and Automation. Piscataway NJ: IEEE Press, 2006:2247-2252.
[13] 王俊生, 马宏绪, 蔡文澜,等. 基于ADRC的小型四旋翼无人直升机控制方法研究[J]. 弹箭与制导学报, 2008, 28(3):31-34.
[14] 韩京清. 从PID技术到“自抗扰控制”技术[J]. 控制工程, 2002, 9(3):13-18.
[15] 韩京清. 自抗扰控制技术[M]. 北京:国防工业出版社, 2008.
[1] 刘欣, 罗晓曙, 赵书林. 基于BP神经网络的三轴增稳云台自抗扰控制[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2020, 38(2): 115-120.
[2] 邹艳丽, 汪洋, 刘树生, 姚飞. 带有邻居度信息的容量负载模型下电网级联故障研究[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2019, 37(4): 27-36.
[3] 陈林奇,李廷会. 基于双空间PSO算法的四旋翼无人机自抗扰控制器优化设计[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2019, 37(3): 42-49.
[4] 许远静, 胡维平. 基于随机森林的不同程度病态嗓音识别[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2018, 36(4): 34-41.
[5] 唐堂,罗晓曙,吕万德,刘欣. 四旋翼无人机滑模自抗扰控制[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2018, 36(2): 56-62.
[6] 黄李, 邹艳丽, 王意, 李可. 分布式电站的3种入网方式比较研究[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2017, 35(3): 30-36.
[7] 钟海鑫, 丘森辉, 罗晓曙, 唐堂, 杨力, 赵帅. 基于附加惯性项BP神经网络的四旋翼无人机姿态控制研究[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2017, 35(2): 24-31.
[8] 钟海鑫,罗晓曙,赵帅,杨力,唐堂. 基于改进精英蚁群系统算法的四旋翼无人机 姿态控制研究[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2016, 34(4): 85-92.
[9] 陈锦, 罗晓曙. 一种新的基于小波变换的QPSK信号解调方法[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2016, 34(2): 35-45.
[10] 熊顺清, 周卫红. 一种基于非采样Contourlet变换的图像水印算法[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2011, 29(2): 195-199.
[11] 李勇, 贾贞. 离散混沌系统在保密通信中的应用[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）, 2011, 29(1): 15-19.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!
版权所有 © 广西师范大学学报（自然科学版）编辑部
地址：广西桂林市三里店育才路15号　邮编：541004
电话：0773-5857325　E-mail: gxsdzkb@mailbox.gxnu.edu.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发