【技术实现步骤摘要】
针对倾转式三旋翼无人机的姿态系统控制方法
本专利技术涉及一种倾转式三旋翼无人机的飞行控制问题。无人机系统是典型的强耦合、欠驱动、强干扰的非线性系统，为实现对其姿态系统的高精度控制，提出一种连续的非线性自适应鲁棒控制方法。具体讲，涉及针对倾转式三旋翼无人机的姿态系统控制方法。
技术介绍
多旋翼无人飞行器以其体积小、可垂直起降、易于操控等优点被广泛应用于军事、民用等领域。其中，三旋翼无人飞行器机体结构轻巧，机动性能强，具有良好的发展前景。无人飞行器系统是典型的强耦合、欠驱动、强干扰的非线性系统，对其控制问题一直是国内外学者的研究难点。因此，设计三旋翼无人飞行器的高性能控制方法，具有重要的理论意义和应用价值。常见的三旋翼无人飞行器分为共轴式三旋翼无人飞行器和倾转式三旋翼无人飞行器。共轴式三旋翼无人飞行器的动力系统与四旋翼相似，是通过改变电机旋转的反扭矩实现对偏航通道的控制，而倾转式三旋翼无人飞行器通过在机架尾端安装舵机，靠舵机偏转产生控制偏航通道的力矩，机动性能更好，本专利主要研究倾转式三旋翼无人飞行器。近年来，对倾转式三旋翼无人飞行器的控制研究已经取得一定成果。贡比涅...
【技术保护点】
1.一种针对倾转式三旋翼无人机的姿态系统控制方法，其特征是，利用浸入‑不变集原理I&I(immersion and invariance)自适应估计模型未知参数，并使得参数估计有界补偿控制器输出，然后采用鲁棒控制RISE(Robust integral of the signum of the error)算法抑制扰动和补偿估计误差，实现对倾转式三旋翼无人机的姿态控制。
【技术特征摘要】
1.一种针对倾转式三旋翼无人机的姿态系统控制方法，其特征是，利用浸入-不变集原理I&I(immersionandinvariance)自适应估计模型未知参数，并使得参数估计有界补偿控制器输出，然后采用鲁棒控制RISE(Robustintegralofthesignumoftheerror)算法抑制扰动和补偿估计误差，实现对倾转式三旋翼无人机的姿态控制。2.如权利要求1所述的针对倾转式三旋翼无人机的姿态系统控制方法，其特征是，具体地，进行倾转式三旋翼无人机动力学和运动学特性分析，定义坐标系{I}＝{OI,xI,yI,zI}代表固定在地面上的惯性坐标系、坐标系{B}＝{OB,xB,yB,zB}代表固定在机体上的体坐标系，在惯性坐标系{I}下定义飞行器的姿态角向量η(t)＝[φ(t)θ(t)ψ(t)]T∈R3，其中R3表示三维实数向量，φ(t)，θ(t)，ψ(t)分别表示滚转角、俯仰角、偏航角；定义期望轨迹向量ηd(t)，在体坐标系{B}下定义飞行器的角速度向量为Ω(t)＝[Ω1(t)Ω2(t)Ω3(t)]T∈R3，定义角速度转移矩阵S∈R3×3，其中R3×3表示三行三列的实数矩阵，表征体坐标系{B}到惯性坐标系{I}的转换关系，其具体表示为：考虑空气动力学，通过分析执行器对倾转式三旋翼无人机的作用原理，得到无人机姿态动力学模型：其中，J＝diag{[J1J2J3]T}∈R3×3为转动惯量矩阵；Tprop(t)为旋翼升力矩，其表达式为：在式(3)中，f1(t)、f2(t)、f3(t)为电机旋转产生的升力，l1、l2、l3为电机轴到三旋翼重心的距离，τ1(t)、τ2(t)、τ3(t)为电机旋转产生的反扭矩；Taero(t)为空气阻力力矩，其表达式为：Taero＝[k1Ω1k2Ω2k3Ω3]T(4)其中，K＝[k1k2k3]T∈R3为机体坐标系三轴方向上的空气阻力系数，其为常数；d(t)＝[d1(t)d2(t)d3(t)]T∈R3为未知扰动。为控制器设计方便，定义矩阵χ＝diag{[Ω1(t)Ω2(t)...
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