The invention discloses an attitude control method and system of a four rotor vehicle based on the auto disturbance rejection control technology, which can effectively improve the robustness of attitude control of the four rotor vehicle. In the ADRC, the tracking differentiator is used to smooth and reduce the noise of the given angular velocity signal to obtain the given angular velocity and angular acceleration; the observer uses the second-order expanded state observer, the feedback angular velocity of the controlled object and the control quantity U (t \u2011 plus the response delay of the motor \u03c4), the states of each order of the diagonal velocity control model and the sum of the internal and external disturbances acting on the model and the unmodeled dynamics of the system are observed and estimated; the preliminary control quantity is obtained by calculating the nonlinear control rate through the difference between the output quantity of the observer and the given quantity, and the disturbance estimation quantity obtained by the observer is compensated on the basis of the preliminary control quantity to obtain the final output Control quantity U (T).
【技术实现步骤摘要】
基于自抗扰控制技术的四旋翼飞行器姿态控制方法和系统
本专利技术属于四旋翼飞行器控制
，涉及一种基于自抗扰控制技术的四旋翼飞行器姿态控制方法和系统。
技术介绍
四旋翼是一种能够垂直起降(verticaltake-offandlanding,VTOL)的飞行器，它在总体布局上属于非共轴式碟形飞行器，与常规的旋翼式飞行器相比，四旋翼结构更为紧凑，产生的升力更大，而且两对转动方向相反的旋翼可相互抵消反扭力矩，因此不需要反扭矩桨。由于四旋翼无人机相比固定翼飞机能够垂直起降、自由悬停，具有很强的机动能力，特别适合于复杂条件下执行任务。随着近年来四旋翼无人机在民用和军事领域的广泛应用，不仅提高了生产力水平，同时也改变了现代战争的作战方式。四旋翼飞行器具有三个平动自由度、三个转动自由度，共六个自由度，但是只有四个控制输入。因此，四旋翼飞行器是一种典型的欠驱动系统。同时，四旋翼飞行器是具有强耦合、非线性、多变量等特性的静不稳定系统，且在低空飞行中会受到多种物理效应的作用以及风扰等外部环境的干扰，影响控制效果甚至导致失稳，因此需要...
【技术保护点】
1.一种基于自抗扰控制技术的四旋翼飞行器姿态控制方法，其特征在于，采用自抗扰角速度控制器实现姿态控制中的角速度环控制；在自抗扰角速度控制器中，采用跟踪微分器对给定的角速度信号v进行平滑降噪处理，并将平滑降噪处理后的输入信号本身v
【技术特征摘要】
1.一种基于自抗扰控制技术的四旋翼飞行器姿态控制方法，其特征在于，采用自抗扰角速度控制器实现姿态控制中的角速度环控制；在自抗扰角速度控制器中，采用跟踪微分器对给定的角速度信号v进行平滑降噪处理，并将平滑降噪处理后的输入信号本身v1及其导数v2作为给定的角速度和角加速度；观测器采用二阶扩张状态观测器，采用被控对象的反馈角速度y以及加入电机响应延时τ的控制量u(t-τ)，对角速度控制模型的各阶状态以及作用在模型上的内、外部扰动与系统未建模动态的总和进行观测估计；将观测器输出的角速度估计量z1与角速度给定量v1做差，将角速度估计量z1微分获得角加速度估计量与角加速度给定量v2做差，两个差值通过非线性控制率计算得到初步控制量u0，利用观测器得到的扰动估计量在该初步控制量u0基础上进行补偿，获得最终的控制量输出u(t)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述姿态控制采用双环控制结构，内环角速度环采用所述自抗扰角速度控制器实现，外环角度环采用PD角度控制器实现。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：建立PID姿态控制器；采用PID姿态控制器控制手动起飞过程，在飞行器进入自动模式并稳定悬停后，开始同时运行PID姿态控制器与由自抗扰角速度控制器和PD角度控制器组成的自抗扰姿态控制器，但此时仍采用PID姿态控制器的输出量作为实际的输出控制量；并判断所述自抗扰姿态控制器与PID姿态控制器计算得的控制量是否相差在一定范围内，若自抗扰姿态控制器的输出量不发散且两控制器输出的控制量数值相差在设定范围内，则切换为所述自抗扰姿态控制器控制。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述跟踪微分器采用最速综合函数fhan构建；在最速综合函数中，快速因子r采用104量级数据，滤波因子h1采用10-2量级数据。
5.一种基于自抗扰控制技术的四旋翼飞行器姿态控制系统，该系统包括自抗扰姿态控制器，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏元清，郝晨希，马代亮，姜鸿儒，翟弟华，张金会，戴荔，林敏，巩敏，许刚，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。