基于滚动视界与注意力机制的四旋翼无人机轨迹跟踪控制
Tracking control of quadrotor UAVs based on receding horizon and attention mechanism
1. 江西理工大学 电气工程与自动化学院, 江西 赣州 341000
2. 陆军工程大学 指挥控制工程学院, 南京 210007
摘要
针对四旋翼无人机复杂三维轨迹跟踪中存在的强非线性、强耦合、欠驱动及未来轨迹响应滞后问题，提出一种融合滚动视界与注意力机制的近端策略优化轨迹跟踪控制方法（RH-PPO）。该方法基于四旋翼动力学将轨迹跟踪任务建模为连续动作空间下的马尔可夫决策过程，并将位置、速度、加速度误差及未来参考轨迹偏差信息构造为增广状态，以增强策略对高曲率轨迹和快速机动段的预瞄补偿能力。针对增广状态维数增加带来的特征冗余问题，在策略网络和价值网络前端嵌入基于注意力机制的特征重加权模块，对状态特征进行自适应重标定；同时设计包含位置、速度、加速度、偏航误差和动作平滑项的多目标指数奖励函数。仿真结果表明，RH-PPO在复杂三维轨迹跟踪中具有较好的综合控制性能，在水平方向跟踪精度、训练收敛稳定性和扰动恢复能力方面优于PID、线性MPC、标准PPO及相关消融模型；关键超参数敏感性分析验证了滚动视界长度和压缩比设置的合理性。
基金项目
江西省研究生创新专项资金资助项目(YC2025-S588)
出版信息
DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2026.03.0070
出版期卷: 《计算机应用研究》 印刷出版, 2026年第43卷 第11期
所属栏目: 算法研究探讨
出版页码: 3358-3365
文章编号: 1001-3695(2026)11-021-3358-08
发布历史
[2026-11-05] 印刷出版
引用本文
王英杰, 王建宏, 柏婷婷. 基于滚动视界与注意力机制的四旋翼无人机轨迹跟踪控制 [J]. 计算机应用研究, 2026, 43 (11): 3358-3365. (Wang Yingjie, Wang Jianhong, Bai Tingting. Tracking control of quadrotor UAVs based on receding horizon and attention mechanism [J]. Application Research of Computers, 2026, 43 (11): 3358-3365. )
关于期刊
- 计算机应用研究 月刊
- Application Research of Computers
-
刊号
ISSN 1001-3695
CN 51-1196/TP
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