无人机路径跟随算法-L1制导.pdf

文章来源：AIAA 翻译：tompsontan 2014-1-10 -L1 无人机路径跟随算法 制导 APM PX4 PPZ MIT SanghyukPark JohnDeyst 、 、 的路径跟随算法主要基于下面的这篇文章，由 的 、 和JonathanP.How发表在AIAA的制导、导航和控制会议上。 翻译：tompsontan XFLR5气动分析： 无人机气动分析交流群 参考链接： /diydrones/ardupilot/pull/101 /forum/#!msg/drones-discuss/9OogEIPuRy4/fW7Aenla750J 1 文章来源：AIAA 翻译：tompsontan 2014-1-10 ANewNonlinearGuidanceLogicforTrajectoryTracking 路径跟踪的一种新的非线性制导律 本文介绍了一种新的非线性制导算法，且已验证了其在无人机沿曲线路径制导方面有更好性能。该算 法在沿直线路径跟踪时采用了PD控制器，而沿曲线路径跟踪时加入了超前控制。在横向加速度指令的计 算中使用了惯性速度，并向由外部扰动（例如风）引起的速度变化加入了自适应能力。使用两架小型无人 机的测试 ，表明了沿圆周路径跟踪时每架飞机被控制在 1.6m以内的RMS（均方根误差 ）。最后将该算法应 用在两架飞机的空中交会，并将它们的距离拉近到 12米之内，1.4m的RMS相对位置误差。 术语 V 速度 L1 连接飞行器位置和目标路径上参考点的线段 从 到 的角度（顺时针方向为正）  V L1 ascmd 横向加速度指令，与飞行器速度方向垂直。 d 航迹误差 R 圆或圆弧的半径 L 李雅普诺夫函数 2 文章来源：AIAA 翻译：tompsontan 2014-1-10 I.介绍 在轨迹跟踪问题中考虑使用两种方法解决。一种方法是将飞行器的制导和控制问题分开为外环的制导 回路和内环的控制回路。内环控制使飞行器跟随由外环产生的加速度指令。外环制导回路中通常使用基于 几何学和运动学特性的策略。而另一种方法是使用集成的策略，内环和外环被设计为同时运行。在这种情 [1] [2,3] 况下，可以应用一些现代的控制和设计技术，例如滚动时域控制 、微分平滑 以及基于神经网络的自适 [4] 应控制 。 实际应用中将内外环分开的方法更常用，因为这种方法对于飞行器的内环控制更简单且易于建立。线 PD 性控制器广泛用在飞行器的外环制导。通常 ，比例微分（ ）控制器用于控制航迹误差。如果目标路径为 直线，这种简单的策略可以提供很好的外环性能。然而，当任务需要对复杂的曲线路径进行紧密跟踪时， 航迹误差的线性反馈可能无法提