基于GA—Vague-PID的小型四旋翼飞行器姿态控制方法.pdf

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1、控制理论与应用自动化技术与应用》2013年第32卷第03期ControlTheoryandApplications基于GA—Vague-PID的小型四旋翼飞行器姿态控制方法★李杰，齐晓慧，韩帅涛(军械工程学院光学与电子工程系，河北石家庄050003)摘要：针对小型四旋翼飞行器的姿态控制问题，提出了基于GA—Vague—PID的姿态控制方法。建立了小型四旋翼飞行器数学模型，引入遗传算法(GeneticAlgorithm，GA)和Vague技术，通过GA对模糊控制规则离线优化，利用基于Vague集相似度量推理在线调节PI

2、D参数，进而提出GA—Vague—PID控制方法并运用于小型四旋翼飞行器姿态控制。仿真结果表明，该控制方法在控制性能和适应能力上都优于传统PID。关键词：小型四旋翼飞行器；姿态控制；遗传算法；Vague集相似度量推理中图分类号：V249．1文献标识码：A文章编号：10037241(2013)03—0001-06AttitudeControIfortheSmalIQuadrotorAimBasedonGA--Vague·-PIDLIJie，QIXiao-hui，HANShuai-tao(DepartmentofOpti

3、csandElectronicsEngnieering，OrdanceEngineeringCollege，Siazhuang050003China)Abstract：AkindofattitudecontrolmethodforthesmallquadrotoraircraftbasedonGA—Vague-PIDisproposedinthispaper．Themodelofthesmallquadrotoraircraftisbuilt，andGeneticAlgorithmbywhichthefuzzyinf

4、erencerulescanbeoptimizedof-lineandvaguetechniquethroughwhichthethreeparametersofclassicalPIDcanbeadjustedon—linewithmeasuresofsimilarityreasoningusingvaguesetsareintroduced．ThenGA—Vague—PIDisproposedandappliedonattitudecontrolforthesmallquadrotoraircraft．Thesi

5、mulationresultsshowthattheabovemethodissuperiortoclassicalPIDbothonperformanceandadaptability．Keywords：smallquadrotoraircraft；attitudecontrol；geneticalgorithm；measuresofsimilarityreasoningusingvaguesets1引言行协调控制，实现自动飞。小型四旋翼飞行器具有广阔的军事和民用前景，近针对小型四旋翼飞行器姿态控制，目前研究较多年

6、来成为国际上新的研究热点【¨。小型四旋翼飞行器要的有鲁棒控制【引、滑模变结构控制【引、非线性控制f】等完成自主飞行，需要控制系统对内回路(姿态回路)和外等。由于这些方法设计的控制系统的复杂性使实际应回路(水平位置和高度回路)都具有良好的控制特性。内用受到限制。常规PID控制器虽然简单易行，但一组回路控制，即姿态控制，是外回路控制的基础，其性能优固定不变的PID参数无法适应参数变化，干扰众多的劣，直接影响对外回路的控制。典型的小型四旋翼飞行控制系统。Fuzzy-PID把模糊控制和PID结合起来，器姿态控制系统分别对纵向

7、、横向和航向三个通道进在线调整PID的三个参数，可以改善控制效果，但要经过重复的模糊化、模糊推理、解模糊的过程才能得到输出量的精确值，不便实际应用。Vague～PID利用·基金项目：装备预研基金项目(编号9140A25O70509JB3405)Vague集相似度量推理调整PID参数，较Fuzzy-PID更收稿日期：2012—08—01《自动化技术与应用》9．013年第32卷第O3期控制理论与应用ControlTheoryandApplications简单，便于工程实践。通过GA对推理规则表离线优升力系数，。为旋翼阻力

8、系数。控制量解耦原理图如化，对专家经验进行补充和完善，可以提高Vague-PID图1所示。控制性能。本文提出了一种基于GA—Vague-PID的姿态控制方法。首先，根据任务需求忽略某些次要因素，建立了小型四旋翼飞行器的数学模型；其次，介绍了遗传算法的基本原理及对模糊规则优化的结果，基于Vague集相似度量推理方法及调节PID参数的过程，进而提出