用于风扰动环境下四旋翼机轨迹跟踪的级联TD3-PID混合控制器
系统与控制
2026-05-14 v2 系统与控制
摘要
本文提出了一种用于在非线性动力学和外部扰动下的四旋翼机轨迹跟踪的级联混合控制框架。四旋翼系统中， altitude和姿态通道具有快速且结构化的动力学，适合可靠调节，而水平位置控制受到耦合效应、不确定性和扰动的强烈影响，因此，仅凭纯反馈控制或纯学习-based控制都无法适用于所有通道。因此，本文提出的框架在altitude和姿态控制中增强了常规比例-积分-微分(PID)稳定器，并采用包含多Q网络结构的增强型Twin Delayed Deep Deterministic Policy Gradient(TD3)智能体，以提高受严重扰动影响下的水平位置控制。为进一步加强altitude和姿态控制中的扰动抑制，嵌入基于低通滤波和指数移动平均滤波的混合扰动观测器(HDOB)。通过消融研究验证了所提出的TD3增强方法，数值仿真和实际四旋翼平台的飞行测试结果表明，所提出的方法在风扰动下的轨迹跟踪精度和鲁棒性均优于基线方法。
引用
@article{arxiv.2604.13505,
title = {Cascaded TD3-PID Hybrid Controller for Quadrotor Trajectory Tracking in Wind Disturbance Environments},
author = {Yukang Zhang and Shuqi Chai and Yuhang Zhang and Danlan Huang and Quanbo Ge},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.13505},
year = {2026}
}