34、四旋翼飞行器姿态控制器与油门加速度自动驾驶仪设计研究

四旋翼飞行器姿态控制器与油门加速度自动驾驶仪设计研究

传感器的二阶模型参数与相位延迟

在四旋翼飞行器的设计中，传感器的性能对整个系统的控制至关重要。以下是传感器的二阶模型参数和相位延迟的相关数据：
| 传感器 | 阻尼比 ξ | 频率 ωc2/rad/s | 相位延迟/(°)（3 rad/s） | 相位延迟/(°)（5 rad/s） | 相位延迟/(°)（10 rad/s） | 相位延迟/(°)（15 rad/s） |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 陀螺仪 | 0.65 | 220 | 1.26 | 1.71 | 3.44 | 5.09 |
| 滤波器 | 0.5 | 300 | 0.84 | 1.06 | 1.93 | 2.88 |
| 总和 | - | - | 2.10 | 2.77 | 5.37 | 7.97 |

为了给闭环系统留出足够的相位裕度并确保响应速度，我们选择 γ1 = 42°。在选定 PI 控制器的控制参数后，我们可以推导出速率控制系统的开环和闭环传递函数的完整表达式，即 Ginner(s) 和 inner(s)。此外，还需要绘制它们的伯德图，以在频域中检查系统的质量。如果结果偏离设计指标和预期，我们会适当修改参数并再次迭代。

角环 P 控制器的调整

角控制的开环模型 G′e(s) 仅由 inner(s) 和一个积分器组成，因此姿态响应中不存在稳态误差。本节的主要目标是调整响应速度并改善时域中的瞬态行为，包括上升时间、超调量和调节时间。

得益于级联 PID 的优势，仅使用 P 控制器就能够实现对