控制理论与应用

作者：赵振华,李婷,姜斌,曹东

单位：南京航空航天大学 自动化学院,南京师范大学 数学科学学院,南京航空航天大学 自动化学院,南京航空航天大学 自动化学院

关键词：四旋翼无人机; 姿态跟踪; 终端滑模; 滑模观测器; 有限时间控制

基金：国家自然科学基金项目(61903192, 62103194), 国家博士后科学基金项目(2020M681591), 江苏省博士后基金项目(2021K071A), 江苏省自然科学 基金项目(BK20190402), 江苏省高校自然科学研究基金项目(21KJB120007), 中央高校基本科研业务费项目(NT2021011)资助.

本文针对受多源干扰影响的四旋翼无人机姿态系统, 基于复合连续快速非奇异终端滑模算法, 研究了姿态指令变化率未知情况下的连续有限时间姿态跟踪控制问题. 首先, 基于四旋翼无人机姿态回路动力学模型, 通过引入虚拟控制量实现姿态跟踪误差动态的三通道解耦; 其次, 分别针对各通道跟踪误差动态设计高阶滑模观测器, 实现跟踪误差变化率和集总干扰的有限时间估计; 最后, 结合姿态跟踪误差变化率的估计信息, 构建动态快速非奇异终端滑模面, 并在控制设计中用指数幂函数代替符号函数以保证控制量连续. 并且基于Lyapunov分析方法给出了姿态跟踪误差有限时间收敛的严格证明, 仿真结果验证了所提方法的有效性.

来源：2023年第3期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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