四转子姿态控制通常使用PID控制器作为主要控制链接，但是PID控制器的参数不容易定义，并且控制结果还具有较大的系统超限，这很难控制获得满意的控制效果。此，设计了PI-PD控制器的四转子姿态控制方法，使PI控制器可以使系统快速收敛而不会出现稳态误差，PD控制器可以有效地抑制系统溢出。真结果表明，PI-PD控制器可以抑制系统的溢出，缩短系统的收敛时间，具有良好的控制效果。
年来，随着微系统，微传感器，惯性导航技术和飞行控制技术的发展，四旋翼飞行器（以下简称四旋翼飞行器）引起了广泛的关注。个旋翼通过改变四个旋翼的速度（包括俯仰角θ，侧倾角φ和偏航角ψ）来调整其在空中的飞行姿态，从而控制机身的水平运动，因此，四旋翼的姿态控制是决定其飞行性能的关键。工业过程控制和航空航天控制领域，PID控制的应用已达到80％以上，但是由于四转子系统的高非线性，惯性和延迟，因此PID控制器对四个转子姿态的调节效果往往会出现更多。
统的超调量或调节时间较长，控制效果不理想。此，设计一种能够抑制过冲并确保快速系统收敛的控制器可以提高四转子系统的稳定性和可控性。PID控制器结构简单，调试方便，已广泛应用于工业生产中。中u（t）是系统输出，Kp，Ki，Kd分别是比例，积分和微分系数，e（t）= y（r）-y（t）是期望值与输出之间的差，即输出错误。中是所有误差值的总和，Δe（t）= e（t）-e（t-1），等效微分运算。期望值在相邻采样周期中保持不变时，恒温阀芯y（r）= y（r-1），Δe（t）=-y（t） y（t-1），Δe（t）为系统输出中的更改量。
果在PID控制器的基础上调节四轴飞行器的姿态，则参数的设置将更加困难，调节效果也不佳。鉴于此，本文基于文献[6]中提出的PI-PD控制器，设计了一种基于PI-PD控制器的四转子姿态控制方法，该方法用于减小转子的过冲。统，缩短了系统的收敛时间，提高了四旋翼的稳定性和空中飞行控制能力。PID控制器对高阶定时系统，复杂的模糊系统和不确定系统的控制效果较弱。PID控制器的基础上发展起来的PI-PD控制器可以对包含积分，振荡或不稳定链接的控制对象获得更好的闭环控制。PI-PD控制器的结构图如图1所示。中，Kp和Ti分别是PI控制器的比例系数和积分系数，Kf和Td分别是PD控制器的比例系数和微分系数。图中，PI控制器仍位于主控制链路中，并且根据期望值调整输出，这具有确定系统收敛速度并消除稳态误差的效果。
PD控制器已成为反馈链路，具有抑制系统振荡和过冲的作用，并且仅与系统输出的变化而不是预期值相关。了简化PI-PD控制器的结构，对该结构进行变换以获得图2所示的等效结构，其中，Kp *，Ti *，Td *是PID控制器的参数。此可以看出，PI-PD控制器的参数Kp和Kf可以作为参数Kp *和PID控制器的值β的函数来计算，β确定Kp和Kf的分配比。式（13）和（14）表明，PI-PD控制器的积分命令和派生命令具有与PID控制器相同的参数。此，PI-PD控制器可以根据PID控制参数和值β计算参数Kp，Ti，Kf和Td，并再次调整参数以使系统在过冲时能够平稳收敛。收敛时间短。具有良好的防治效果。用Adams软件建立了四转子动力学的虚拟样机，并通过Matlab / Simulink对由Adams建立的模型进行了仿真，以研究控制器调节对姿态控制的影响。个转子。
文研究的四个转子的参数如下：车身质量m = 0.67 kg，对称轴距l = 450 mm，转子转速与升力之间的关系8000r / m = 9.8 N，角值初始俯仰角θ= 0°，预期俯仰角y（r）= 0°，无模拟t = 0.01s。摆角φ和横摆角ψ的模拟结果相似，在本文中将不再重复。用PID控制器调整俯仰角θ的角度，定义一组参数Kp = 18，Ki = 0.2，Kd = 260.根据PID控制器的参数，定义了不同的值β以进行计算PI-PD控制器的参数Kp，Ti，Kf，Td。
真结果如图3所示。1 s时，期望值y（r）从0°变为1°，俯仰角θ由PID控制器调整，收敛时间约为1.8秒，系统超调约为30％。
PID控制器的仿真结果相比，当β不同时，PI-PD控制器具有不同的调节效果。β= 3.6时，系统的过冲极低，收敛时间与PID控制器的收敛时间基本相同。此可以证明，通过选择适当的β值，PI-PD控制器可以有效地抑制系统溢出，并提高系统稳定性。了缩短系统的收敛时间，根据PI-PD控制器的调节特性重新调节参数Kp，Ki，Kd和β。真结果如图4所示。真结果表明，PID和PI-PD-1的收敛时间约为1.8 s，而PI-PD-1的收敛时间约为1.8 s。
PD-2约为0.8 s，明显快于前两个控制效果。证明PI-PD控制器可以缩短系统收敛时间，并提高系统针对不同调节参数的可控制性，而不会使系统超调。于四个转子的非线性和定时特性，基于PID控制器的四转子姿态控制方法的调节效果难以满足人们的需求。于PI-PD控制器，本文设计了一种新的四转子姿态控制方法。PI-PD控制器方法可以使用已定义的PID控制器参数来基于β值计算控制参数。真结果表明，PI-PD控制器可以使系统不断收敛，可以很好地抑制系统的过冲，并获得良好的控制效果。今后的工作中，我们将继续研究PI-PD控制器参数的设置，响应时间，鲁棒性等问题，以获得更好的四转子姿态控制效果。建杰（1986-），男，原籍广西壮族自治区桂林。究的方向是智能控制和算法的应用。
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