基于滑模观测器的四旋翼无人机全回路解耦控制

作     者：赵振华 肖亮 曹东 张朋 Zhao Zhenhua;Xiao Liang;Cao Dong;Zhang Peng

作者机构：南京航空航天大学自动化学院江苏南京211106 重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室重庆400065 东南大学复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室江苏南京210096 

基　　金：国家自然科学基金(61903192) 中国博士后科学基金(2020M681591) 复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室开放课题(MCCSE2019A01) 江苏省自然科学基金(BK20190402) 

出 版 物：《南京理工大学学报》 (Journal of Nanjing University of Science and Technology)

年 卷 期：2021年第45卷第3期

页      码：288-297页

摘      要：针对四旋翼无人机复杂轨迹跟踪控制面临的多通道耦合、强非线性以及多源干扰等问题,考虑四旋翼无人机的位置回路、姿态回路动态跟踪误差和执行机构实现过程,提出了一种全回路轨迹跟踪控制方案。首先,将四旋翼无人机轨迹跟踪控制问题转化为位置回路和姿态回路的指令跟踪问题;其次,将不同通道之间的耦合以及多源干扰影响视作集总干扰,并基于高阶滑模观测器对其进行估计;然后,基于干扰估计信息和动态逆控制算法,分别在位置和姿态回路构造复合动态逆控制器;最后,将位置回路和姿态回路的虚拟控制量转换为旋翼转速。该文控制方案实现了旋翼无人机位置回路和姿态回路不同控制通道之间的解耦,在保证各个通道设计独立的前提下,实现了轨迹的渐近跟踪。针对圆柱螺旋线轨迹跟踪的仿真结果验证了该文解耦控制方案的有效性。

主 题 词：滑模观测器 四旋翼无人机 解耦控制 位置回路 姿态回路 轨迹跟踪 集总干扰 

学科分类：0810[工学-土木类] 08[工学] 0805[工学-能源动力学] 0802[工学-机械学] 0835[0835] 0812[工学-测绘类] 080201[080201] 

D　O　I：10.14177/j.cnki.32-1397n.2021.45.03.005

馆 藏 号：203104152...