基于四元数的四轴无人机姿态的估计和控制

摘要：

介绍一种只需少量计算就可实现四轴无人机姿态的估计和控制的新颖方法。整个算法采用四元数表示，四元数运算基于惯性测量单元（IMU）的加速度和陀螺仪传感器。姿态估计使用四元数代替三角函数，允许用加速度数据分析推导和优化梯度下降算法来减少由陀螺仪传感器产生的误差。姿态控制将当前姿态与目标姿态的姿态误差反馈到PD控制器来实现想要的目标姿态。姿态估计中用到的梯度下降算法通过四元数对应的欧拉角的均方误差验证，静态均方误差小于0.945°。实际的飞行测试可以实现一个稳定的飞行，同时验证了姿态控制算法。

关键词：四轴无人机、四元数、姿态估计、姿态控制

分类号：TN967-34

在线出版日期：2015-06-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：112-116