基于扩张观测器的四旋翼无人机轨迹鲁棒滑模控制

作     者：张居乾 师玉茹 任朝晖 闻邦椿 ZHANG Juqian;SHI Yuru;REN Zhaohui;WEN Bangchun

作者机构：东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 

出 版 物：《中国惯性技术学报》 (Journal of Chinese Inertial Technology)

年 卷 期：2018年第26卷第2期

页      面：247-254页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51375080 51475084) 中央高校基本科研业务研究生科研创新项目(N1503060002) 

主　　题：四旋翼无人机 轨迹追踪 扩张观测器 滑模控制 线速度反馈 

摘      要：针对四旋翼无人机轨迹追踪问题,提出了一种基于扩张状态观测器的鲁棒滑模控制方法。考虑无人机系统受到内外部扰动、线速度未知等不确定性影响,通过引入扩张状态观测器,对系统不确定因素进行实时估计并给予补偿,实现了系统对扰动的鲁棒性和对环境的高度适应性。同时,滑模控制通过引入切换函数来消除干扰及不确定项,但较大的切换增益会引起系统颤振,因此,干扰和不确定项是颤振的主要来源,利用扩张状态观测器来估计干扰及不确定项并加以补偿,消除了颤振。利用Lyapunov理论,证明了控制系统的稳定性。系统仿真实验结果表明,所提出的控制方法能够保证四旋翼无人机轨迹追踪的鲁棒性,旋翼转速最大跳变幅值降低86.4%~94.5%,提高了系统稳定性。