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1、˖ڍመڙጲhttp://www.paper.edu.cn基于鸽子群优化算法的四旋翼无人直升机姿态控制朱兵，陈谋南京航空航天大学自动化学院，南京 210016摘要：比例，积分，微分(PID)控制方法在如今的四旋翼无人直升机姿态控制中得到了广泛应用。然而，由于四旋翼无人机自身系统所带有的不确定性以及外部环境产生扰动的存在，一组固定不变的PID参数难以满足四旋翼无人直升机复杂环境下的各种飞行需求。并且，传统的PID姿态控制器参数需要手动调节，耗时费力且难以达到满意的控制效果。基于此，本文研究一种基于鸽
2、子群的优化算法来寻找合适的PID参数。通过对是否含有基于鸽子群优化算法的PID控制器和神经网络PID控制器的比较，可以发现鸽子群优化算法具有全局快速搜索能力，且本文研究的控制器相较于传统的PID控制器具有更好的灵活性，自适应性，精确性以及鲁棒性。关键词：四旋翼无人直升机，鸽子群优化算法，姿态控制，PID控制中图分类号：V278AttitudeControlforQuadrotorsBasedonPigeon-InspiredOptimizationAlgorithmZHUBing,CHENMouCol
3、legeofAutomationEngineering,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016Abstract:Proportional,integralanddifferential(PID)controlmethodiswidelyappliedinattitudecontrolforquadrotors.However,agroupofinvariablePIDparameterscannotmeetquadrotor
4、’sflightcontrolrequirementsduetothequadrotor’ssystemuncertaintyandexternaldisturbance.And,thetraditionalPIDcontroller’sparametersofquadrotor’sattitudecontrolneedmanualoptimizationwhichistime-consumingandisdifficulttoachievethesatisfactorycontrolperformance
5、.Inordertosolvethisproblem,thepigeon-inspiredoptimization(PIO)algorithmisusedinthispapertofindthesuitablePIDparameters.BycomparingthesimulationresultsthatPIOalgorithmcombinedwithPIDcontrollerandtheneuralnetworkPIDcontrollerrespectively,wecanfindthatPIOalg
6、orithmhastheglobalsearchingabilityandfastsearchingability.Andthecontrollerdevelopedinthispaperhasabetterflexibility,adaptability,accuracyandrobustnessthanthatofthetraditionalPIDcontroller.基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金(20133218110013)作者简介：朱兵（1991-），男，博士生，主要研究方向：飞行
7、控制、非线性控制、预测控制,邮箱地址:zhub-ing91@163.com。通信作者：陈谋（1975-）,男，教授、博士生导师，主要研究方向：飞行控制、非线性控制、鲁棒控制等,邮箱地址:chenmou@nuaa.edu.cn。-1-˖ڍመڙጲhttp://www.paper.edu.cnKeywords:Quadrotors,PIOAlgorithm,AttitudeControl,PIDControl0引言最近，四旋翼无人直升机由于能够垂直起降，搭载其他设备以及飞行灵活等特点吸引了许多研究者的
8、目光。基于此，四旋翼无人直升机广泛应用于安保监视，搜寻营救以及资源侦察探索[1]等各种不同领域。而这些任务的顺利完成，需要四旋翼无人直升机有一个高效的控制系统。然而，四旋翼无人直升机的控制模型是一个欠驱动，强耦合并且对外部扰动十分敏感的多输入多输出系统。由于四旋翼无人直升机具有六自由度及四个通道的控制输入，设计它的控制系统并不容易。到目前为止，存在着各种关于四旋翼无人直升机的线性以及非线性控制方法。在文[2]中，将PID控制方法和一些线性控制方法作了比较
