无人机高精度定高控制：LADRC对抗气动摄动

"这篇学术文章来自北京航空航天大学学报，作者探讨了基于线性自抗扰控制（LADRC）的无人机高精度定高控制技术。文章指出，复杂气流扰动对无人机航迹高度控制有显著影响，因此需要有效的控制策略来应对。他们设计了一种LADRC架构，通过扩张状态观测器来估计和补偿纵向高度通道和速度通道中的总扰动。通过分析风干扰的功率谱密度，并结合粒子群算法优化控制器参数，实现了高精度和高抗干扰性的控制效果。与传统的PID控制器相比，LADRC在气动参数摄动条件下表现更优。此研究对‘天钩’回收等无人机回收技术有重要意义，特别是在面对大气紊流和离散突风等不确定风干扰时，能确保无人机的高度控制精度和稳定性。" 在文章中，作者强调了气动参数不确定性对无人机控制器性能的关键作用。为了评估LADRC在气动参数摄动下的表现，他们将特定的气动参数如升力对迎角的导数和俯仰力矩对迎角的导数进行了调整，并对比了LADRC和PID控制器在高度阶跃响应上的差异。结果显示，LADRC能更快地达到设定高度，表现出更优的控制效果。 LADRC的核心在于其能够将气动参数摄动视为系统的内部扰动，并通过扩张状态观测器实时估计和抵消这些扰动，从而提高系统的鲁棒性。此外，通过分析风干扰的功率谱密度，作者构建了一个综合目标函数，该函数考虑了风对高度的影响、时域响应特性和系统的稳定裕度。利用粒子群算法优化控制器参数，降低了设计的保守性，提升了控制器的性能。 文章以“天钩”回收为例，这种回收方式适用于小型固定翼无人机，需要在特定高度保持直线飞行，因此高度控制的精度至关重要。LADRC在此场景下提供了优于PID控制的解决方案，能更好地应对复杂环境中的不确定性，保证无人机的安全和稳定回收。 这篇文章揭示了LADRC在无人机控制中的优势，尤其是在处理不确定性和扰动方面，对于提升无人机的自主控制技术和飞行性能有着深远的启示。