一种基于时间最优的四旋翼无人机着陆控制方法

本发明公开了一种基于时间最优轨迹规划的四旋翼无人机自主着陆方法。首先建立惯性坐标系、机体坐标系及移动平台坐标系，基于牛顿‑欧拉方程建立四旋翼无人机的运动学和动力学模型，同时采用动力学分析方法建立差速驱动移动平台的位姿运动模型。设计MPC‑PID复合控制方式，MPC实现动态优化生成最优控制输入序列，PID控制实现高频次的快速响应补偿。基于哈密尔顿函数与庞特里亚金极小值原理，结合采集到的着陆平台信息，推导时间最优轨迹与bang‑bang控制率，为了提高飞行控制的稳定性，引入自适应阈值调整、平滑过渡机制、饱和补偿环节，避免控制率频繁切换，保障了着陆轨迹的安全性与有效性。此外，设计了由误差检测模块与着陆选择模块构成的着陆状态机，用于实时选择合适的着陆状态，保障着陆全过程的安全性。最后通过仿真实验对飞行控制系统的可行性与鲁棒性进行验证。