1. 四旋翼无人机ADRC姿态控制仿真概述
四旋翼无人机的姿态控制一直是飞行控制系统的核心难点。传统PID控制在面对强耦合、非线性系统时表现有限，而自抗扰控制(ADRC)因其出色的扰动抑制能力，成为近年来的研究热点。这个项目通过Matlab/Simulink平台，完整实现了从无人机数学模型建立到ADRC控制器设计、仿真验证的全流程。
我在实际工程中发现，许多初学者的仿真模型存在两个典型问题：一是动力学模型简化过度导致仿真失真，二是控制器参数调节缺乏系统性方法。本文将重点解决这两个痛点，展示如何构建高保真度的六自由度模型，并分享ADRC参数整定的实用技巧。通过这个案例，你不仅能掌握ADRC的核心原理，还能获得可直接复用的Simulink模型架构。
2. 无人机姿态动力学建模
2.1 机体坐标系与欧拉角定义
建立正确的坐标系是建模的第一步。采用右手坐标系规则：
- 机体坐标系（b系）：X轴指向机头方向，Y轴指向右侧机臂，Z轴垂直向下
- 地面坐标系（e系）：常规东北天坐标系
欧拉角转换采用Z-Y-X旋转顺序：
code复制φ（横滚角）：绕X轴旋转
θ（俯仰角）：绕Y轴旋转
ψ（偏航角）：绕Z轴旋转
注意：Simulink中 Aerospace Blockset 的 Euler Angles模块默认采用Z-Y-X顺序，与多数论文一致。若使用其他工具链需特别注意旋转顺序。
2.2 刚体动力学方程
完整的六自由度模型包含平移动力学和旋转动力学：
平移运动：
$$
\begin{cases}
\ddot{x} = (\cos\phi\sin\theta\cos\psi + \sin\phi\sin\psi)\frac{U_1}{m} \
\ddot{y} = (\cos\phi\sin\theta\sin\psi - \sin\phi\cos\psi)\frac{U_1}{m} \
\ddot{z} = g - (\cos\phi\cos\theta)\frac{U_1}{m}
\end{cases}
$$
旋转运动：
$$
\begin{cases}
\ddot{\phi} = \dot{\theta}\dot{\psi}(\frac{I_y-I_z}{I_x}) - \frac{J_r}{I_x}\d