一种基于ADRC的无人机自抗扰控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于ADRC的无人机自抗扰控制系统，涉及无人机控制领域，包括：二阶微分器、非线性反馈器、三阶状态观测器、第一比例调节器以及第二比例调节器；二阶微分器的输出量为第一输出量以及第二输出量；三阶状态观测器的输出量为第三输出量、第四输出量以及第五输出量；第一输出量与第三输出量经过比较环节得到第一输入量；第二输出量与第四输出量经过比较环节得到第二输入量；第一输入量与第二输入量共同作为非线性反馈器的输入量；第五输出量经过第一比例调节器后，与非线性反馈器的输入量经过比较环节构成反馈并获取第六输出量。通过本发明专利技术提供的系统可以缓解现有技术中无人机的控制存在，超调、震动及静态误差的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ADRC的无人机自抗扰控制系统
本专利技术涉及发无人机控制
，尤其是涉及一种基于ADRC的无人机自抗扰控制系统。
技术介绍
在飞行过程中无人机将受到各种气流干扰、地面效应、陀螺效应以及螺旋桨挥舞特性等影响，为应对轻羽化无人机的这些外部随机干扰，对控制算法的鲁棒性提出了很强的要求，需要对PIXHAWK飞控程序进行改进。目前已有的PIX飞行控制系统是基于PID控制思想所设计的，在实际应用中的效果并不是很好。对于飞机所受到的外界干扰，超调、震动及静态误差的情况依然存在。综上所述，现有技术中，无人机系统的鲁棒性有待提高，同时无人机的控制存在，超调、震动及静态误差的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于ADRC的无人机自抗扰控制系统，以缓解现有技术中无人机的控制存在，超调、震动及静态误差的技术问题，同时提高控制系统的鲁棒性。第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于ADRC的无人机自抗扰控制系统，包括：二阶微分器、非线性反馈器、三阶状态观测器、第一比例调节器以及第二比例调节器；所述二阶微分器的输出量为第一输出量以及第二输出量；所述三阶状态观测器的输出量为第三输出量、第四输出量以及第五输出量；所述第一输出量与所述第三输出量经过比较环节得到第一输入量；所述第二输出量与所述第四输出量经过比较环节得到第二输入量；所述第一输入量与所述第二输入量共同作为所述非线性反馈器的输入量；所述第五输出量经过所述第一比例调节器后，与所述非线性反馈器的输入量经过比较环节构成反馈并获取所述第六输出量；所述第六输出量作为被控对象的输入量对所述被控对象进行控制；所述第六输出量通过所述第二比例调节器后，与所述被控对象的输出量共同构成所述状态观测器的输入量；所述第一比例调节器与所述第二比例调节器的参数呈倒数关系。优选的，所述第一输出量为俯仰角目标角速度、偏航角目标角速度以及滚转角目标角速度的任意一种；所述第二输出量为俯仰角目标角加速度、偏航角目标角加速度以及滚转角目标角加速度的任意一种；所述第三输出量为俯仰角实际角速度、偏航角实际角速度以及滚转角实际角速度的任意一种；所述第四输出量为俯仰角实际角加速度、偏航角实际角加速度以及滚转角实际角加速度的任意一种；所述第五输出量为系统的扰动。优选的，所述二阶微分器满足如下要求：x1—第一输出量；x2—第二输出量；v(t)—参考信号；r—快速因子(人为设定的一个参数)；sign—符号函数；所述非线性反馈器满足如下关系z1—第三输出量；z2—第四输出量；z3—第五输出量；f(x1，x2)—非线性模型；β01、β02、β03—人为设定的参数；非线性反馈控制律所述非线性反馈器满足如下规律：u0＝-fhan(e1，ce2，r，h1)；其中，fhan—最速控制综合函数，e1，e2—被观测量，c—阻尼因子，r—快速因子，h1—滤波因子。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术提供了一种基于ADRC的无人机自抗扰控制系统，包括：二阶微分器、非线性反馈器、三阶状态观测器、第一比例调节器以及第二比例调节器；二阶微分器的输出量为第一输出量以及第二输出量；三阶状态观测器的输出量为第三输出量、第四输出量以及第五输出量；第一输出量与第三输出量经过比较环节得到第一输入量；第二输出量与第四输出量经过比较环节得到第二输入量；第一输入量与第二输入量共同作为非线性反馈器的输入量；第五输出量经过第一比例调节器后，与非线性反馈器的输入量经过比较环节构成反馈并获取第六输出量；第六输出量通过第二比例调节器后，与被控对象的输出量共同构成所述状态观测器的输入量；第一比例调节器与第二比例调节器的参数呈倒数关系。通过本专利技术提供的系统可以缓解现有技术中无人机的控制存在，超调、震动及静态误差的技术问题，同时提高控制系统的鲁棒性。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种基于ADRC的无人机自抗扰控制系统控制方框图；图2(a)为本专利技术实施例提供的一种基于ADRC的无人机自抗扰控制系统偏航角ADRC控制效果图；图2(b)为本专利技术实施例提供的一种基于ADRC的无人机自抗扰控制系统偏航角PID控制效果图；图3(a)为本专利技术实施例提供的一种基于ADRC的无人机自抗扰控制系统俯仰角ADRC控制效果图；图3(b)为本专利技术实施例提供的一种基于ADRC的无人机自抗扰控制系统俯仰角PID控制效果图；图4(a)为本专利技术实施例提供的一种基于ADRC的无人机自抗扰控制系统滚转角ADRC控制效果图；图4(b)为本专利技术实施例提供的一种基于ADRC的无人机自抗扰控制系统滚转角PID控制效果图；图5为本专利技术实施例提供的控制量随时间变化曲线。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。目前，现有技术中，无人机系统的鲁棒性有待提高，同时无人机的控制存在，超调、震动及静态误差的技术问题。，基于此，本专利技术实施例提供的一种基于ADRC的无人机自抗扰控制系统，可以缓解现有技术中无人机的控制存在，超调、震动及静态误差的技术问题，同时提高控制系统的鲁棒性。为便于对本实施例进行理解，首先对本专利技术实施例所公开的一种基于ADRC的无人机自抗扰控制系统进行详细介绍。实施例一：如图1所示，本专利技术实施例一提供了一种基于ADRC的无人机自抗扰控制系统，包括：二阶微分器、非线性反馈器、三阶状态观测器、第一比例调节器以及第二比例调节器；所述二阶微分器的输出量为第一输出量以及第二输出量；进一步的，所述第一输出量如图1所示为X1,第二输出量如图1所示为X2；所述三阶状态观测器的输出量为第三输出量、第四输出量以及第五输出量；进一步的，所述第三输出量在图1中用Z1,第四输出量在图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ADRC的无人机自抗扰控制系统，其特征在于，包括：二阶微分器、非线性反馈器、三阶状态观测器、第一比例调节器以及第二比例调节器；/n所述二阶微分器的输出量为第一输出量以及第二输出量；/n所述三阶状态观测器的输出量为第三输出量、第四输出量以及第五输出量；/n所述第一输出量与所述第三输出量经过比较环节得到第一输入量；/n所述第二输出量与所述第四输出量经过比较环节得到第二输入量；/n所述第一输入量与所述第二输入量共同作为所述非线性反馈器的输入量；/n所述第五输出量经过所述第一比例调节器后，与所述非线性反馈器的输入量经过比较环节构成反馈并获取所述第六输出量；/n所述第六输出量作为被控对象的输入量对所述被控对象进行控制；/n所述第六输出量通过所述第二比例调节器后，与所述被控对象的输出量共同构成所述状态观测器的输入量；/n所述第一比例调节器与所述第二比例调节器的参数呈倒数关系。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于ADRC的无人机自抗扰控制系统，其特征在于，包括：二阶微分器、非线性反馈器、三阶状态观测器、第一比例调节器以及第二比例调节器；
所述二阶微分器的输出量为第一输出量以及第二输出量；
所述三阶状态观测器的输出量为第三输出量、第四输出量以及第五输出量；
所述第一输出量与所述第三输出量经过比较环节得到第一输入量；
所述第二输出量与所述第四输出量经过比较环节得到第二输入量；
所述第一输入量与所述第二输入量共同作为所述非线性反馈器的输入量；
所述第五输出量经过所述第一比例调节器后，与所述非线性反馈器的输入量经过比较环节构成反馈并获取所述第六输出量；
所述第六输出量作为被控对象的输入量对所述被控对象进行控制；
所述第六输出量通过所述第二比例调节器后，与所述被控对象的输出量共同构成所述状态观测器的输入量；
所述第一比例调节器与所述第二比例调节器的参数呈倒数关系。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一输出量为俯仰角目标角速度、偏航角目标角速度以及滚转角目标角速度的任意一种；
所述第二输出量为俯仰角目...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮骏，吴闯洋，狄启彩，孙浩然，王宗博，肖哲雨，朱恒毅，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：天津;12