29、昆虫四轴飞行器设计与神经控制及12T SRAM技术研究

昆虫四轴飞行器设计与神经控制及12T SRAM技术研究

1. 昆虫四轴飞行器动力学与控制算法

1.1 四轴飞行器动力学建模

四轴飞行器的运动轨迹类似于需稳定在90°的摆锤运动，因此其框架等效于一个简单摆锤，动力学方程如下：
[ml^2\sin\ddot{\theta} + b\dot{\theta} + mgl\sin\theta = Q]
其中，(Q)为控制扭矩输入，(b)为阻尼扭矩系数（由摩擦产生）。

对于四轴飞行器的栖息和着陆操作，将(\theta)替换为倾斜角(\alpha)，运动方程变为：
[ml^2\sin\ddot{\alpha} + b\dot{\alpha} + mgl\sin\alpha = u]
假设(\sin\ddot{\alpha} \approx \ddot{\alpha})，则方程可简化为：
[\ddot{\alpha} = -\frac{g}{l}\sin\alpha - \frac{b}{ml^2}\dot{\alpha} + \frac{1}{ml^2}u]
令(\ddot{\alpha} = f(\alpha) + g(\alpha))。

1.2 基于ChNN的控制算法设计

考虑高度动力学，令(\alpha = z_1)，(\dot{\alpha} = z_2)，则高度动力学方程为：
[\dot{z} 1 = z_2]
[\dot{z}_2 = f(z) + g(z)u]
控制目标是设计控制输入(u_1)，使四轴飞行器跟踪期望轨迹(z_d(t))，同时保证状态有界。采用反馈线性化技术，控制输入律为