In this paper, we propose an effective unified control law for accurately tracking agile trajectories for lifting-wing quadcopters with different installation angles, which have the capability of vertical takeoff and landing (VTOL) as well as high-speed cruise flight. First, we derive a differential flatness transform for the lifting-wing dynamics with a nonlinear model under coordinated turn condition. To increase the tracking performance on agile trajectories, the proposed controller incorporates the state and input variables calculated from differential flatness as feedforward. In particular, the jerk, the 3-order derivative of the trajectory, is converted into angular velocity as a feedforward item, which significantly improves the system bandwidth. At the same time, feedback and feedforward outputs are combined to deal with external disturbances and model mismatch. The control algorithm has been thoroughly evaluated in the outdoor flight tests, which show that it can achieve accurate trajectory tracking.


翻译:在本文中,我们提出了一个有效的统一控制法,以准确跟踪具有不同安装角度的升翼四肢机的灵活轨迹,它们具有垂直起飞和着陆(VTOL)以及高速巡航飞行的能力。首先,我们用一个非线性模型,在协调的转弯条件下,为升翼动力产生不同的平面变形。为了提高灵活轨迹的跟踪性能,拟议的控制器纳入了从不同平面向前进取的状态和输入变量。特别是,弹道的3级衍生物,被转换成角形速度,作为向前进的物品,大大改进了系统带宽。与此同时,反馈和向前的输出物被组合起来,以应对外部干扰和模型不匹配。在户外飞行测试中,对控制算法进行了彻底评价,这表明它能够实现准确的轨迹跟踪。

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