【技术实现步骤摘要】
一种四旋翼无人机姿态自抗扰动态面控制方法及存储介质
本专利技术涉及四旋翼无人机
，特别涉及一种四旋翼无人机姿态的自抗扰动态面控制方法。
技术介绍
四旋翼无人机具有垂直起降、定点悬停、机动性强、操作灵活等特点，现已被广泛应用到搜索营救、战场侦查、火场勘察、交通管制等军事及民用领域。而现有的利用线性扩张状态观测器，基于反步滑方法建立的四旋翼无人机姿态控制器，在遭遇外部时变复合干扰量的情况下，控制器仍具有准确跟踪期望姿态值的控制性能。然而，在系统遭遇干扰影响时，线性扩张状态观测器的观测性能和精度会有所下降；同时由于线性观测器的状态量参与了控制器的设计，这必将影响控制器的控制性能，导致控制效果下降。另外，在控制带有不确定因素的非线性系统时，反步控制算法展现了很好的自适应性，提高了控制系统的鲁棒性。但是，由于反步控制算法在进行控制器设计过程中需要对虚拟控制量进行求导，从而引起了控制器项数的增加，存在表达式复杂的问题。特别是在高阶系统中，该不足之处会引起所谓的“微分爆炸”现象。
技术实现思路
为此，需要提供一种四旋翼无人机姿态的自抗扰动态面控制方法，解决现有利用线性扩张状态观测器，基于反步滑方法建立的四旋翼无人机姿态控制器中，由于线性观测器的状态量参与了控制器的设计，在控制带有不确定因素的非线性系统时，这必将影响控制器的控制性能，导致控制效果下降的问题。为实现上述目的，专利技术人提供了一种四旋翼无人机姿态的自抗扰动态面控制方法，包括以下步骤：基于四旋翼无人机的滚转姿态角、俯仰姿态角及偏航...
【技术保护点】
1.一种四旋翼无人机姿态的自抗扰动态面控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n基于四旋翼无人机的滚转姿态角、俯仰姿态角及偏航姿态角，建立四旋翼无人机的姿态动力学模型；/n基于四旋翼无人机的姿态动力学模型输出的状态量，建立非线性扩张观测器；/n基于非线性扩张观测器的观测状态量，建立误差反馈控制器，输出四旋翼无人机姿态控制量。/n
【技术特征摘要】
1.一种四旋翼无人机姿态的自抗扰动态面控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于四旋翼无人机的滚转姿态角、俯仰姿态角及偏航姿态角，建立四旋翼无人机的姿态动力学模型；
基于四旋翼无人机的姿态动力学模型输出的状态量，建立非线性扩张观测器；
基于非线性扩张观测器的观测状态量，建立误差反馈控制器，输出四旋翼无人机姿态控制量。
2.根据权利要求1所述四旋翼无人机姿态的自抗扰动态面控制方法，其特征在于，所述步骤“基于四旋翼无人机的滚转姿态角、俯仰姿态角及偏航姿态角，建立四旋翼无人机的姿态动力学模型”之后还包括步骤：
通过离散最速跟踪微分器追踪期望值，获得光滑的信号值。
3.根据权利要求2所述四旋翼无人机姿态的自抗扰动态面控制方法，其特征在于，所述步骤“基于四旋翼无人机的滚转姿态角、俯仰姿态角及偏航姿态角，建立四旋翼无人机的姿态动力学模型”具体包括以下步骤：
确定四旋翼无人机的姿态动力学方程
在不考虑干扰量Δ，基于四旋翼无人机的滚转姿态角、俯仰姿态角及偏航姿态角，得到四旋翼无人机的姿态动力学模型：
其中，
4.根据权利要求3所述四旋翼无人机姿态的自抗扰动态面控制方法，其特征在于，所述步骤“基于四旋翼无人机的姿态动力学模型输出的状态量，建立非线性扩张观测器”具体包括以下步骤：
根据四旋翼无人机的姿态动力学模型输出的状态量，建立四旋翼无人机的姿态通道的二阶状态方程，姿态通道包括俯仰通道、滚转通道及偏航通道；
根据四旋翼无人机的姿态通道的二阶状态方程，建立非线性扩张状态观测器。
5.根据权利要求4所述四旋翼无人机姿态的自抗扰动态面控制方法，其特征在于，所述步骤“基于非线性扩张观测器的观测状态量，建立误差反馈控制器，输出四旋翼无人机姿态控制量”具体包括以下步骤：
根据四旋翼无人机的姿态动力学模型的期望值、最速跟踪微分器及非线性扩张观测器，确定第一层动态面跟踪反馈误差函数z1＝δ1-v1；
根据姿态通道的二阶状态方程，对第一层动态面跟踪反馈误差函数求导得
根据第一层动态面跟踪反馈误差函数的李雅普诺夫函数为对李雅普诺夫函数V1进行求导得
根据建立虚拟控制器c1为控制系数；
将虚拟控制器作为一阶滤波器的输入量，确定新的状态量δ2d；
根据最速跟踪微分器及新的状态量δ2d，确定第二层动态面跟踪反馈误差函数z2＝δ2-δ2d；
根据姿态通道的二阶状态方程，对第二层动态面跟踪反馈误差函数求导得
根据第二层动态面跟踪反馈误差函数的李雅普诺夫函数为对李雅普诺夫函数V2进行求导得
根据得到误差反馈控制器。
...
【专利技术属性】
技术研发人员：窦景欣，范逸群，马伟平，杨建军，
申请(专利权)人：莆田学院，
类型：发明
国别省市：福建;35
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