9、四旋翼无人机姿态估计与控制

四旋翼无人机姿态估计与控制

1. 引言

在无人机的研究和应用中，姿态估计与控制是至关重要的部分。本文将详细介绍四旋翼无人机的姿态估计与控制相关内容，包括电机参数设置、不同编程语言的实现、姿态和高度控制算法、仿真以及鲁棒性分析等方面。

2. 电机参数设置

首先，我们需要设置螺旋桨 - 电机的参数，如下所示：
- 推力系数 (C_T = 8.8 \times 10^{-7} [N/(rad/s)^2])
- 阻力系数 (C_D = 11.3 \times 10^{-8} [Nm/(rad/s)^2])
- 臂长 (L = 0.127 m)

这些参数将在后续的仿真和控制算法中使用。

3. MATLAB 程序实现

3.1 程序更新与变量定义

为了包含电机模型，对程序进行了更新。定义了额外的电机特性变量，并将其包含在 quadcopter_uav 变量中，该变量将传递给微分方程求解器。 quadcopter_uav 包含不同大小的变量，如 (3 \times 3) 的惯性矩阵和三个标量常数。使用 {…} 括号创建的单元类型可以包含不同类型和/或大小的数据。例如，要访问单元中的第三个元素，可以使用 quadcopter_uav{3} 。

3.2 控制器功能

在 dqdt_dwdt 函数中，声明了实现控制器的位置。控制器的功能包括：
- 计算期望的力和扭矩
- 将