滑模控制按照某种特定的逻辑，改变系统内部的反馈控制结构，使系统的状态在滑模面上滑动，并最终达到平衡点[4]。模型误差、参数不确定性和其他干扰对控制结果的影响比较小。

神经网络控制利用神经网络来解决非线性模型的逆难以求解这一问题[5]，借助非线性映射能力得到中间变量与实际输入的对应关系。将动力学模型部分反馈线性化转换为具有严格前馈形式的级联系统，计算量小、鲁棒性强和全局渐进稳定。

嵌套饱和控制根据系统的状态方程设定虚拟控制[5]，构造出适当的Lyapunov函数，求出控制律。跟踪性好，调整时间快，无超调，适合在线控制[5]。

1.3  总体技术方案及其社会影响

多旋翼飞行器的飞行控制系统以飞控计算机为核心，辅以传感器单元、执行机构单元、数据链路单元等，实现对飞行器姿态及轨迹的控制[1]。其中飞控计算机部分主要分为两种实现思路，一种为单处理器进行姿态解算与控制输出，架构简单但效率较低；另一种则为DSP与单片机协作分工，效率较高但成本与难度较大[2-4]。其中传感器部分，线性加速度传感器在较长的时间段里对于多旋翼飞行器的姿态反映较为准确，而角加速度传感器则具有更好的动态特性，但会随着误差的积分而产生飘移的现象[5-7]。同时，由于传感器的精度误差对于多旋翼飞行器的控制有着很大的影响，多种滤波算法在多旋翼飞行器的控制中的到了广泛的应用[1-6]。近年来部分传感器集合了线性加速度、角加速度以及磁感应器等多种传感器并具有融合滤波后直接输出飞行器姿态角的功能[1-3]。

执行机构单元目前主要采用无刷电机[1-3]，因有刷电机相比于无刷电机有很多缺点，内燃机目前又不能保证快速反应并会很大地加大飞行器机械结构的复杂程度，故续航时间尚不理想。

目前国内外教程书的多旋翼飞行控制系统方案有MWC、KK、APM等著名开源飞控，也有大疆创新、零度智控等商业级飞控[7]。

目前商业级多旋翼飞行器飞行控制系统的研发领域中，深圳的大疆公司处于领先地位，其多旋翼飞控系统采用了模块化设计[7]，减少了系统各模块之间的耦合，增加了传感器获取数据的准确性与系统的可靠性[7-9]。

1.4  技术方案的经济因素分析

目前国内外对六旋翼飞行器控制的研究多集中在非线性控制领域，但由于非线性控制对模型准确性有较强的依赖，在模型误差存在的条件下，PID 控制更加实用[8]。

1.5  论文章节安排

本文主要针对六旋翼飞行器进行模型的建立与对模型闭环特性以及PID控制系统的仿真，主要包括以下三章：

1) 飞行器运动模型的建立；

2) 针对飞行器飞行原理与控制特性所进行的飞行器姿态控制系统与位置控制系统的设计； 

3) 对飞行器控制系统的与控制算法的仿真验证。

2  六旋翼飞行器的飞行原理分析与非线性模型

本章针对传统的六旋翼飞行器，从动力系统即电机的角度说明了六旋翼飞行器的构型，阐述了六旋翼飞行俯仰、滚转、偏航与调整高度的飞行原理。在明确以上飞行原理的基础上，分别建立了机体坐标系与世界坐标系，并推导出两个坐标系之间的转换关系[9]。然后建立了以欧拉角为核心的角运动模型[11-14]，通过飞行器的角运动模型推导出了其在世界坐标系中的线运动模型，最终得到六旋翼飞行器的动力学模型。其后在Matlab/Simulink数字化仿真环境中建立了对应的模型。 Matlab基于多旋翼飞行器的飞行控制系统设计(3):http://www.chuibin.com/jisuanji/lunwen_205647.html