基于气压高度计的多旋翼飞行器高度控制

王伟¹，周勇¹，王峰¹，程勇¹，宋昱泽²，野波健藏²

1. 南京信息工程大学江苏省气象传感网技术工程中心2. 日本千叶大学工学研究科

摘 要：洪水、台风、地震等自然灾害发生时,微小型无人机可以涉足到危险区域及时精确的获取灾区的受灾信息,在必要的时候甚至能够进入到狭窄的空间内部来收集情报。一方面可以为灾后救援提供有力的帮助,同时还可以避免发生灾后次生灾害。以自行开发的6旋翼飞行器为控制对象,以实现飞行器的高度方向自主飞行为目的,首先介绍了飞行器的构造、飞行原理及嵌入式控制系统,然后针对微小型多旋翼飞行器的高度控制,提出了使用高度气压计与加速度相结合的测量手法,代替GPS传感器来测量飞行器的飞行高度。并对飞行器的高度自由度进行数学建模,运用最优控制的理论来设计控制器。针对无法观测的状态量,设计了卡尔曼滤波器来进行推测。通过实验验证了设计的控制器的稳定性与追踪性。

关键词：多旋翼飞行器;姿态角控制;最优控制;卡尔曼滤波器;