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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利一种四旋翼无人机前飞模态的控制器参数整定方法及系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115981357B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-24发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202111205717.6，技术领域涉及：G05D1/49；该发明授权一种四旋翼无人机前飞模态的控制器参数整定方法及系统是由林德福;郭凯阳;王辉;苗瀚;吴则良;宋韬;叶建川;李亮设计研发完成，并于2021-10-15向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种四旋翼无人机前飞模态的控制器参数整定方法及系统在说明书摘要公布了：本发明公开了一种四旋翼无人机前飞模态的控制器参数整定方法及系统，该方法包括S1:对四旋翼无人机在前飞模态下进行频域辨识，得到四旋翼无人机的前飞动力学模型；S2:基于前飞动力学模型，利用极点配置解析法对姿态控制串级PID控制器的参数进行整定。本发明提供的方法在时域响应方面，控制指令跟踪平滑、无静差和振荡现象，且响应速度较快，上升时间约0.3s；在频域响应方面，系统收敛稳定，开环幅值裕度和相位裕度足够，相对稳定性较强，具有一定的鲁棒性能。

本发明授权一种四旋翼无人机前飞模态的控制器参数整定方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种四旋翼无人机前飞模态的控制器参数整定方法，其特征在于，包括： S1:对四旋翼无人机在前飞模态下进行频域辨识，得到所述四旋翼无人机的前飞动力学模型，将所述四旋翼无人机的前飞动力学模型进行解耦，得到滚转、俯仰、偏航和垂向通道的开环传递函数； 所述滚转、俯仰、偏航和垂向通道的开环传递函数通过式二表示： 式二 其中，Groll表示滚转通道的开环传递函数，p表示滚转角速率，δlat表示滚转通道的控制指令，s表示复频域内的自变量，Lδlat表示机体系x轴方向上气动力矩L对δlat的导数，Lv表示机体系x轴方向上气动力矩L对y轴的线速度v的导数，Yδlat表示机体系y轴方向上气动力Y对δlat的导数，Yv表示机体系y轴方向上气动力Y对v的导数，w0表示期望前飞速度时瞬时平衡下的机体系下z轴方向上飞行速度，θ0表示期望前飞速度时瞬时平衡下的俯仰角； G pitch 表示俯仰通道的开环传递函数，q表示俯仰角速率，δlon表示俯仰通道的控制指令，Mδlon表示机体系y轴方向上气动力矩M对δlon的导数，Mu表示机体系y轴方向上气动力矩M对x轴的线速度u的导数，表示机体系x轴方向上气动力X对δlon的导数，Xu表示机体系x轴方向上气动力X对u的导数，Mw表示机体系y轴方向上气动力矩M对z轴的线速度w的导数，u0表示期望前飞速度时瞬时平衡下的机体系下x轴方向上飞行速度； G yaw 表示偏航通道的开环传递函数，r表示偏航角速率，δped表示偏航通道的控制指令，Nped表示机体系z轴方向上气动力N对δped的导数，Nr表示机体系z轴方向上气动力N对r的导数； G ver 表示垂向通道的开环传递函数，w表示z轴的线速度，δcol表示垂向通道的控制指令，Zcol表示机体系z轴方向上气动力Z对δcol的导数； S1包括： S1-1：在所述四旋翼无人机在前飞模态中，控制所述四旋翼无人机达到期望前飞速度； S1-2：在所述期望前飞速度时，利用预设扫频信号分别对所述四旋翼无人机的滚转、俯仰、偏航和垂向通道进行频域辨识，所述预设扫频信号通过式一表示： 式一 其中，Rsweep表示扫频信号，A表示幅值，Trec表示扫频信号持续时间，ωmin和ωmax分别表示扫频信号的最小频率和最大频率，，C1和C2为定值； S2:基于所述前飞动力学模型，利用极点配置解析法对姿态控制串级PID控制器的参数进行整定，包括： S2-1:根据所述四旋翼无人机的实际情况和姿态控制串级PID控制器的时频特性，确定期望的所述四旋翼无人机的闭环传递函数； S2-2：基于串级PID控制器的内外环和设计指标，确定极点分布，利用极点配置解析法对串级PID控制器的参数进行整定； S2中，滚转通道的闭环传递函数表示为： ， 其中，KP、KI、KD和K为串级PID控制器的四个参数，Aii=0,1,2,3,4为求解过程中分母的简化系数； ， 其中，ω为高频共轭极点的无阻尼自然频率，为非主导二阶振荡环节的阻尼比，为低频主导极点的时间常数，为与分子中零点对消的极点时间常数； 俯仰和偏航通道的闭环传递函数与滚转通道的闭环传递函数对应。

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