增强偏航控制的尾坐机翼无人机建模与控制——YawSitter
机器人学
2025-10-06 v1
摘要
实现尾坐无人机（UAV）的精确侧向运动建模与解耦控制仍是一大挑战，主要由于复杂的气动耦合以及缺乏明确定义的侧向动力学。本文提出一种新型建模与控制策略，通过引入由差分螺旋桨斜流效应产生的侧滑力模型来增强偏航效能和侧向运动。该模型在机身 y 轴方向产生侧向力，从而实现基于偏航的侧向位置控制，无需引起滚转耦合。控制框架采用 YXZ 欧拉旋转公式准确表示姿态并纳入重力分量，同时直接控制 y 轴上的偏航，从而改善侧向动态行为并避免奇点。本文通过在 Unity 环境中进行的轨迹跟踪仿真验证了所提方法的有效性。矩形和圆形路径的停机模式测试表明，系统性能稳定，平均绝对位置误差低，偏航偏差受控在 5.688 度内。这些结果确认了所提侧向力生成模型的有效性，为开发具备敏捷悬停能力的尾坐 UAV 提供了基础。
引用
@article{arxiv.2510.02968,
title = {YawSitter: Modeling and Controlling a Tail-Sitter UAV with Enhanced Yaw Control},
author = {Amir Habel and Fawad Mehboob and Jeffrin Sam and Clement Fortin and Dzmitry Tsetserukou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.02968},
year = {2025}
}