文献综述

一、四旋翼飞行器的概述

四旋翼飞行器是一种能够垂直起降的多旋翼直升机，具有体积小、结构简单、易于维护、机动性能好等优点，近年来成为国内外研究的热点。文献[1]中，它是一种具有六自由度和4个输入的欠驱动飞行器，采用了轴对称布局，其机械结构简单，4个旋翼作为直接动力源，对称的分布在主体四个方向，且旋翼处于同一水平面，旋翼半径、规格都相同。其拥有的四个动力组旋翼通过不同方向旋转而进行飞行、悬停、转向等动作。据参考文献[2]，四旋翼飞行器是通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置。四旋翼飞行器是一种六自由度的垂直起降机，因此非常适合静态和准静态条件下飞行。但是四旋翼飞行器只有四个输入力，同时却有六个状态输出，所以它又是一种欠驱动系统。文献[13]着重介绍了其优点为螺旋桨小，飞行安全稳当、结构简单、控制灵活、负载能力强、垂直起降等。因此的用途也非常广泛，在欧美等发达国家已经开始运用四旋翼飞行器执行军事侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等任务，在地震救灾、考古、水利、农业、电力等民用方面也能看到其所发挥的巨大作用。同时文献[3]也指出，但因其欠驱动、强非线性、强耦合等特性给控制器设计带来了不少问题。另外由于其动力学模型的复杂性、模型参数不确定性和建模不精确性等问题，造成其对控制器的鲁棒性、抗干扰性提出了高要求。

二、四旋翼飞行器定点飞行的意义

四旋翼飞行器定点飞行的意义是，它可以在人为实时控制飞行路径或预先设定飞行目标从而实现定位、导航、跟踪飞行等。它可以很方便的帮助和代替一些人做不了的事情，比如：在军事中它可以秘密探测和实现破坏，它还可以进行航拍、森系灭火、探测危险场所等。文献[17]中，四旋翼飞行器使用了直接力矩，实现六自由度的位置与姿态控制，具有多变量、非线性、强耦合和干扰敏感的特点。此外由于飞行过程中，微型飞行器同时受到多种物理因素的作用，很容易受到气流等外部环境的干扰而偏离预期目标，所以需要有导航系统来为它定位以及规划路点并纠正飞行路经。文献[18]提到，作为飞行平台自主导航基础的姿态稳定控制，其控制结果对微型控制平台飞行特性的影响至关重要，因此姿态控制是整个飞行控制的关键。所以，研制既能精确的控制飞行位姿，又具有较强抗干扰和环境自适应能力以及自主导航算法是微小型四旋翼飞行器飞行控制的关键。

三、四旋翼飞行器定点飞行的研究现状

1 定点飞行控制方案

定点飞行控制方案主要有两个要点来说明^[15]：定位方式和稳定飞行控制。

1、定位方式

定位模式主要有两种^[4]：