基于无源性与势场法的四旋翼避障与位置控制

针对四旋翼无人机位置控制与障碍避让问题,提出了一种无源控制理论和人工势场法相结合的控制策略。将整个控制系统分解为外环位置控制器和内环姿态控制器两部分。在外环控制器设计中,采用级联系统的无源性理论,并通过选取适当的势场函数作为存储函数,解决定点跟踪过程中的避障问题。在内环控制器设计中,采用四元数描述姿态动力学方程,并基于Lyapunov函数设计内环控制律。在此基础上,进一步构造无源位置子系统和姿态子系统的互联结构,保证了整个闭环系统的稳定性。最后,通过仿真结果验证了所提出控制策略的有效性与控制性能。