基于干扰观测器的四旋翼轨迹跟踪控制

来源期刊：控制工程2021年第4期

论文作者：赵永生 曹健 范云生 何智平

文章页码：628 - 637

关键词：四旋翼飞行器;干扰观测器;反演滑模控制;动态面;微分爆炸;

摘    要：针对四旋翼飞行器在外部气流扰动和内部模型参数摄动影响下的稳定轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于干扰观测器的动态面反演滑模控制算法。首先,在建立四旋翼飞行器模型的基础上,采用反演滑模控制设计轨迹跟踪控制律,保证所设计的控制器以指数收敛速率跟踪指令信号;然后,设计干扰观测器,在不改变原有控制器结构的基础上观测飞行器内部噪声扰动与外部广义扰动并进行补偿。同时,引入动态面解决反演滑模控制在高阶系统面临的"微分爆炸"问题;并利用李雅普诺夫函数证明闭环系统的所有信号一致有界。最后,以Qball2四旋翼飞行器为对象进行仿真和实验验证。仿真和实验结果表明,所设计的控制器对不确定的扰动有较强的鲁棒性。