基于LQR控制器的六自由度四旋翼无人机模型simulink建模与仿真
目录
1.课题概述
2.系统仿真结果
3.核心程序
4.系统原理简介
5.参考文献
6.完整工程文件
1.课题概述
四旋翼无人机因其结构简单、机动性强和成本低廉等特点，在航拍测绘、物流运输、灾害救援等领域得到广泛应用。六自由度（3维平移+3维旋转）控制要求同时实现位置与姿态的高精度跟踪，传统PID控制难以在复杂工况下兼顾响应速度与稳态误差，而基于优化理论的LQR控制器能够通过最小化二次型指标实现全局最优控制，为四旋翼无人机的高精度控制提供了有效解决方案。
2.系统仿真结果
3.核心程序
matlab2024b
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4.系统原理简介
四旋翼无人机的运动可分解为三维平移运动（x, y, z）和三维旋转运动（滚转 φ、俯仰 θ、偏航 ψ），共六个自由度。其动力学模型需分别描述平移和旋转的受力与力矩关系。应用LQR ，需将非线性动力学模型在平衡点附近线性化。假设无人机在悬停状态（ϕ=θ=ψ=0，p˙=0）附近小幅运动，此时 sinϕ≈ϕ，cosϕ≈1，以此类推。
状态向量x包含位置、速度、姿态角和角速度：
控制输入u为四个旋翼的推力和力矩：
经过线性化处理后，状态方程为：
其中系统矩阵A和控制矩阵B的具体形式如下
5.参考文献
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6.完整工程文件
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