免气动先验的尾座式无人机全包线轨迹规划与跟踪控制

本文提出了一种用于尾座式无人机（UAV）的协同轨迹生成与跟踪控制框架，该框架无需针对特定机身辨识气动先验，同时解决了全飞行包线下高度非线性气动特性所带来的飞行控制挑战。其核心创新在于根据规划与跟踪各自不同的功能特性，采用针对特定阶段的气动建模策略，且无需特定机身的气动先验。具体而言，该框架利用协调飞行下的 phi 理论模型推导出了解析微分平坦映射，并为预测控制建立了一个简化但局部精确的模型，以实现气动参数的实时估计。所提出的框架通过仿真以及在微风条件下具有挑战性的真实飞行试验进行了全面评估，展现了在所测试气动条件下的高精度跟踪与适应能力。据我们所知，这是首次在不依赖气动辨识实验的情况下，在涵盖尾座式无人机全包线的测试飞行工况下成功实现高精度轨迹跟踪的真实实物验证。本框架的源代码可在以下网址获取：https://github.com/SYSU-HILAB/AP-PnC。