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基于卡尔曼滤波的四旋翼飞行器姿态估计和控制算法研究(英文)  
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【英文篇名】 Quadrotor aircraft attitude estimation and control based on Kalman filter
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【作者】 汪绍华; 杨莹;
【英文作者】 WANG Shao-hua; YANG Ying; College of Engineering; Peking University;
【作者单位】 北京大学工学院;
【文献出处】 控制理论与应用 , Control Theory & Applications, 编辑部邮箱 2013年 09期  
期刊荣誉:中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  CJFD收录刊
【中文关键词】 四旋翼飞行器; 卡尔曼滤波; 姿态估计; 自回归(auto-regressive; AR)模型; 双增益PD控制器; 悬停控制;
【英文关键词】 quadrotor aircraft; Kalman filter; attitude estimation; auto regressive model; double-gain PD controller; hover control;
【摘要】 四旋翼飞行器作为无人机的一种,由于其简单气动布局和复杂的动力学模型,在控制领域获得了越来越多的学术关注;本文首先分析了微机电系统惯性测量单元(MEMS IMU)传感器的误差,给出了基于自回归(autoregressive,AR)噪声模型的卡尔曼滤波算法设计;然后根据加速度计和陀螺仪长短周期测量的不同特性,进一步对姿态数据做互补融合,实验表明此算法可以实现良好的滤波效果;基于上面的姿态估计,本文又提出了一种双增益的PD控制算法对飞行器进行姿态控制;最后将姿态估计算法和控制算法应用到实验平台中,可以实现四旋翼在支架上的自主悬停等功能.
【英文摘要】 The quadrotor, as one type of unmanned aircraft vehicles, has gained increasing interests in the control community, partially due to its simple aerodynamics and complex dynamics. In this work, a quadrotor system has been constructed with commercial off-the-shelf products. The sensors of inertial measurement unit are micro-electro-mechanical system, whose errors can be analyzed in an auto regressive model. A new attitude estimation scheme based on Kalman filter is proposed, which conducts separate data fusio...
【基金】 supported by the National Basic Research Program of China(No.2012CB821202); the National Natural Science Foundation of China(61174052,90916003)
【更新日期】 2014-01-06
【分类号】 V279;V249.1
【正文快照】 1 IntroductionIn recent years,due to the technological advances inlow cost micro-electro-mechanical system(MEMS)sen-sor,micro-controller unit(MCU)and brushless direct cur-rent(BLDC)motor,the architecture of quadrotor hasgained great development.Quadrotor

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