【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無人機飛行控制，尤其涉及一種基于線性自抗擾控制的無人機姿態控制器的調參方法。
技術介紹
1、多旋翼無人機因為其成本低廉、操縱方便、機動性好、人員零風險等優點已在多個領域得到了廣泛的應用，具有廣闊的發展前景。在微小型四旋翼無人機的飛行過程中，作用到無人機的物理效應復雜，如重力、陀螺力矩、旋翼慣量矩和空氣動力等，且容易受到外部環境的干擾，因此難以建立有效、可靠的動力學模型。對于微小型無人機，還必須考慮低雷諾數條件下旋翼空氣動力的影響。
2、現有的基于adrc(active?disturbance?rejection?control，自抗擾控制)的無人機控制方法包含大量非線性最速函數，這使得理論分析非常困難，參數調整也很繁瑣，不方便在工程實際應用中使用。此外，adrc的參數多，對合適的參數域有較為嚴格的要求，并且adrc的參數之間相互影響，性能可視化程度不高，為adrc控制器調參以使其在工程實飛上可用并不容易。
3、另外，現有的無人機姿態控制器調參通常基于無人機飛行過程中，無人機自身采集的位姿信息來確定無人機的飛行狀態，但是這種位姿信息因為噪聲干擾和漂移，姿態測量精度較差。
技術實現思路
1、(一)要解決的技術問題
2、鑒于現有技術的上述缺點、不足，本專利技術提供一種基于線性自抗擾控制的無人機姿態控制器的調參方法，其解決了無人機姿態控制器調參難度高、姿態測量精度較差的技術問題。
3、(二)技術方案
4、為了達到上述
5、第一方面，本專利技術實施例提供一種基于線性自抗擾控制的無人機姿態控制器的調參方法，包括：
6、s10、基于ladrc(linear?active?disturbance?rejection?control，線性自抗擾控制)原理構建姿態控制器，設定所述姿態控制器的可調參數；所述姿態控制器的可調參數包括：外環增益、系統系數、觀測器增益和控制器增益；
7、s20、將所述姿態控制器遷移至無人機固件，并根據無人機平臺參數設定所述可調參數的初始值；
8、s30、使所述無人機在預先設置好的動作捕捉區域內飛行，并通過動作捕捉系統獲取無人飛行過程中的第一姿態信息；
9、s40、根據所述第一姿態信息和無人機自身采集的第二姿態信息進行數據融合，得到融合后的姿態信息；根據融合后的姿態信息和無人機飛行過程中的遙控信號，分析當前姿態控制器的性能，并根據所述性能優化當前姿態控制器的可調參數。
10、可選地，在s10中，所述姿態控制器包括：滾轉控制回路、俯仰控制回路和偏航控制回路，每個控制回路包括：
11、p控制單元，用于根據無人機的期望角度與實時角度的角度誤差，基于外環增益p，使用比例控制法確定無人機的期望角速度；所述期望角速度包括：期望滾轉角速度、期望俯仰角速度和期望偏航角速度；
12、ladrc控制單元，用于根據無人機的期望角速度，基于系統系數、觀測器增益和控制器增益，使用ladrc控制法確定無人機的控制參數，以使無人機根據所述控制參數調整自身姿態；所述控制參數包括：橫向差動操縱量、縱向差動操縱量和航向差動操縱量。
13、可選地，所述ladrc控制單元包括：
14、線性擴張狀態觀測器，用于根據ladrc控制單元關于控制參數的輸出值和無人機關于控制參數的實時值，根據外環增益、系統系數和觀測器增益，建立關于無人擾動狀態的狀態空間表達式；
15、擾動補償器，用于根據所述狀態空間表達式，基于控制律解算控制參數。
16、可選地，在所述線性擴張狀態觀測器中，所述建立關于無人擾動狀態的狀態空間表達式，包括：
17、所述狀態空間表達式為：
18、
19、其中，β1＝3ω0，β2＝3ωo2，β3＝ωo3，ω0表示觀測器增益，b0表示系統系數，u表示ladrc控制單元關于控制參數的輸出值，y表示無人機關于控制參數的實時值，zi≈xi,i＝1，2，3；x1＝y，x3＝f，表示y的一階微分，f表示總擾動。
20、可選地，在所述擾動補償器中，所述基于控制律解算控制參數，包括：
21、所述控制律為：
22、
23、其中，kd＝2ωc，ωc表示控制器增益，r為期望角速度。
24、可選地，在s20中，所述無人機平臺參數包括：無人機的重量、尺寸和型號中的至少一個。
25、可選地，在s20中，所述根據無人機平臺參數設定所述可調參數的初始值，包括：
26、系統系數b0的取值范圍為：[100,5000]；
27、觀測器增益ω0的取值范圍為：[1,100]；
28、控制器增益ωc的取值范圍為：[0.05m,0.2m]，m表示無人機的重量。
29、可選地，在s30中，所述通過動作捕捉系統獲取無人飛行過程中的第一姿態信息，包括：
30、所述無人機的機體上非均勻的設置有反光標識點，所述動作捕捉系統的多個動作捕捉鏡頭從多個角度通過所述反光標識點獲取所述無人機的第一姿態信息。
31、可選地，所述s40包括：
32、地面站主機與所述無人機實時通信，獲取無人機的慣性測量單元采集的第二姿態信息，以及，地面站主機通過數據融合算法將所述第一姿態信息和第二姿態信息融合，得到高精度、低噪聲的融合的姿態信息；
33、地面站主機解析所述融合的姿態信息和遙控信息，并將所述無人機及當前姿態控制器的性能進行數據化和可視化，使用參數優化算法優化當前姿態控制器的可調參數，得到優化的可調參數；以及，
34、地面站主機與所述無人機實時通信，向無人機發送所述優化的可調參數，以使所述無人機實時優化姿態控制器的性能。
35、可選地，在s40中，所述地面站主機通過數據融合算法將所述第一姿態信息和第二姿態信息融合，得到高精度、低噪聲的融合的姿態信息，包括：
36、a1、將所述第一姿態信息和第二姿態信息進行時間同步，使第一姿態信息和第二姿態信息具有相同的時間分辨率；
37、a2、根據第二姿態信息，使用擴展卡爾曼濾波器對第一姿態信息進行校正；
38、a3、根據第一姿態信息的信號質量，動態調整第一姿態信息的權重和第二姿態信息的權重；
39、a4、根據第一姿態信息的權重和第二姿態信息的權重，對所述第一姿態信息和第二姿態信息進行加權，得到融合的姿態信息。
40、(三)有益效果
41、本專利技術提出的調參方法，用ladrc控制豐富了原有pid控制進行姿態控制的架構，并搭建光學動作捕捉系統，使動作捕捉系統與無人機相互通信，最后根據無人飛行過程中的姿態信息做參數調整，使控制器滿足期望的性能。本實施例提出的姿態控制器基于ladrc控制原理，需要調試的參數少，設計周期短，更適合工程應用。而且，本專利技術的調參方法本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于線性自抗擾控制的無人機姿態控制器的調參方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的調參方法，其特征在于，在S10中，所述姿態控制器包括：滾轉控制回路、俯仰控制回路和偏航控制回路，每個控制回路包括：
3.根據權利要求2所述的調參方法，其特征在于，所述LADRC控制單元包括：
4.根據權利要求3所述的調參方法，其特征在于，在所述線性擴張狀態觀測器中，所述建立關于無人擾動狀態的狀態空間表達式，包括：
5.根據權利要求4所述的調參方法，其特征在于，在所述擾動補償器中，所述基于控制律解算控制參數，包括：
6.根據權利要求1所述的調參方法，其特征在于，在S20中，所述無人機平臺參數包括：無人機的重量、尺寸和型號中的至少一個。
7.根據權利要求6所述的調參方法，其特征在于，在S20中，所述根據無人機平臺參數設定所述可調參數的初始值，包括：
8.根據權利要求1所述的調參方法，其特征在于，在S30中，所述通過動作捕捉系統獲取無人飛行過程中的第一姿態信息，包括：
9.根據權利要求1所述的
10.根據權利要求9所述的調參方法，其特征在于，在S40中，所述地面站主機通過數據融合算法將所述第一姿態信息和第二姿態信息融合，得到高精度、低噪聲的融合的姿態信息，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種基于線性自抗擾控制的無人機姿態控制器的調參方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的調參方法，其特征在于，在s10中，所述姿態控制器包括：滾轉控制回路、俯仰控制回路和偏航控制回路，每個控制回路包括：
3.根據權利要求2所述的調參方法，其特征在于，所述ladrc控制單元包括：
4.根據權利要求3所述的調參方法，其特征在于，在所述線性擴張狀態觀測器中，所述建立關于無人擾動狀態的狀態空間表達式，包括：
5.根據權利要求4所述的調參方法，其特征在于，在所述擾動補償器中，所述基于控制律解算控制參數，包括：
6.根據權利要求1所述的調參方...
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