控制与决策

作者：张柏嘉,王继河,孙慧杰,张锦绣,吴雨瑶,何智林,邵茂森

单位：中山大学 航空航天学院，广东 深圳 518107,,中山大学 航空航天学院，广东 深圳 518107,,中南大学 交通运输工程学院，长沙 410075,,中山大学 航空航天学院，广东 深圳 518107,,中山大学 智能工程学院，广东 深圳 518107,,中山大学 航空航天学院，广东 深圳 518107,,中山大学 航空航天学院，广东 深圳 518107,

关键词：纵列双旋翼跨介质无人机;位姿控制;切换控制;稳定性分析;超螺旋滑模控制;自适应参数

基金：国家自然科学基金青年科学基金项目(62503486)；国家自然科学基金面上项目(12572408)；广东省重点领域研发计划项目(2025B1111130002)；广东省特支计划项目(2023TX07A477)；南方海洋科学与技术广东省实验室(珠海)项目(SML2024SP007).

为确保跨介质飞行过程的平稳性, 设计一种纵列式双旋翼跨介质无人机的切换控制方法. 该跨介质无人机在空中和水下采用两种不同的执行机构, 且空中存在欠驱动特性, 给跨介质无人机出入水的平稳控制带来了巨大挑战. 首先, 通过牛顿-欧拉方法, 给出一种新型纵列式双旋翼跨介质无人机在不同介质中的动力学模型; 然后， 考虑在不同飞行阶段执行机构的切换, 基于自适应超螺旋滑模方法, 提出一种新型的跨介质无人机姿态和高度的切换控制策略, 并设计合适的切换规则以确定控制器的切换时机; 接着, 利用李雅普诺夫稳定性理论, 验证闭环系统的渐近稳定性; 最后, 通过纵列式双旋翼跨介质无人机垂直出入水的仿真对所提出控制方法进行测试, 仿真结果验证了所设计控制器的有效性和鲁棒性.

来源：2026年第6期

《控制与决策》期刊编辑部

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