固定翼无人机自适应滑模控制

作     者：宗群 张睿隆 董琦 张超凡 ZONG Qun;ZHANG Ruilong;DONG Qi;ZHANG Chaofan

作者机构：天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 中国电子科技集团公司电子科学研究院北京100041 

出 版 物：《哈尔滨工业大学学报》 (Journal of Harbin Institute of Technology)

年 卷 期：2018年第50卷第9期

页      面：147-155页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(61673294) 装备预研教育部联合基金(6141A02033311) 

主　　题：固定翼无人机 速度控制 姿态控制 自适应滑模干扰观测器 超螺旋滑模控制器 四元数 

摘      要：针对固定翼无人机的姿态和速度控制中存在不确定和外部扰动的问题,设计自适应超螺旋滑模干扰观测器和控制器,实现了固定翼无人机对速度指令和姿态指令的有限时间精确跟踪.首先建立固定翼无人机速度模型和基于四元数的姿态误差模型;进而在该模型的基础上针对无人机飞行过程中的外部扰动和不确定问题,采用自适应超螺旋滑模算法设计干扰观测器对干扰和不确定进行快速估计,并在此基础上设计多变量超螺旋控制器使固定翼无人机快速、精确地跟踪期望的速度和姿态指令;最后基于Lyapunov理论证明了该系统的稳定性.仿真结果表明:所提出的综合控制策略可以实现固定翼无人机速度与姿态的快速精确跟踪并具有良好的鲁棒自适应能力,而且针对无人机不同的飞行指令,使用该控制策略都能使无人机快速稳定的达到预期目标.