近日，由Lorenzo Schenk等人完成的一項研究針對傾轉旋翼垂直起降（VTOL）無人機的增量非線性動態逆（INDI）俯仰角速率控制器，在模型失配條件下的線性穩定性進行了深入分析。該研究成果已發表於2026年在葡萄牙里斯木舉行的第10屆控制、自動化與診斷國際會議（ICCAD），為無人機飛行控制系統的理論設計提供了關鍵參考。
INDI控制方法因其對完整氣動模型依賴較小且具備強大的抗干擾能力，在無人機飛行控制中備受青睞。然而，對於傾轉旋翼VTOL架構而言，快速內環可接受的模型失配範圍尚未得到引數顯式的解析表徵。為此，研究團隊從現有級聯INDI控制器中分離出俯仰角速率/升降副翼子通道，專門研究其在模型失配下的線性穩定性。
研究中，團隊推導了涵蓋控制器、估計器、執行器和被控物件的閉環五階傳遞函式，並利用Routh-Hurwitz準則在引數化線性模型上進行了穩定性分析。透過兩組代表性的三引數掃描，獲得了可解釋的穩定區域圖。這些圖清楚地展示了不同引數組合下的穩定邊界，使設計者能夠直觀地理解模型失配對穩定性的影響。
基於這些可行域圖，他們提出了兩種不確定性感知調諧程式：一是魯棒性導向設計，旨在最大化增益裕度和相位裕度的加權最差組合；二是效能導向設計，在滿足裕度約束的前提下最大化最差情況下的閉環頻寬。這兩種方法分別適用於對魯棒性和效能有不同要求的應用場景。
分析結果表明，在標稱增益下，執行器延遲和慣性失配相對溫和，而控制效能失配——特別是分配中的符號錯誤——是最危險的失穩因素。這一發現強調了正確建模控制效能的重要性，併為保守和激進兩種操作條件下的具體調諧提供了明確建議。該研究不僅深化了對INDI控制器穩定性的理解，也為傾轉旋翼VTOL無人機的可靠飛行控制奠定了堅實的基礎。