【技术实现步骤摘要】
一种四旋翼无人机的鲁棒跟踪控制方法及系统
本专利技术涉及无人机控制领域，更具体地说，涉及一种四旋翼无人机的鲁棒跟踪控制方法及系统。
技术介绍
随着无人机技术的发展，四旋翼无人机引起了很多人的注意，与传统固定翼相比，四旋翼无人机有许多显著的优点。首先它的机械结构简单、控制灵活，其次它具有垂直起落的能力，使用四旋翼无人机能替代人去完成危险任务，这些优点使得四旋翼无人机在军事和民用领域得到广泛应用。在这些复杂的任务中，四旋翼无人机的性能主要依赖于飞行控制器。因此，研究人员在无人机的飞行控制器设计上付出了很多努力。文献中也记录了各种各样的控制方法。其中，PID(proportionintegrationdifferentiation)控制方法凭借其易于实现的特点的到最广泛的应用。但是，因为PID的线性特性，它的控制精度受到限制，难以满足越来越高的需求。由于新一代的硬件提供了更高的计算能力，许多非线性控制方法得到实现，例如：滑模控制器、反步控制器和线性二次控制器。后来，为了达到鲁棒控制，控制器中逐渐引入了现代控制理论，例如李雅...
【技术保护点】
1.一种四旋翼无人机的鲁棒跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、根据四旋翼无人机的动力学和运动学模型，得到四旋翼无人机的状态空间模型；/n步骤2、根据四旋翼无人机的状态空间模型，构建四旋翼无人机控制系统的广义比例积分观测器；/n步骤3、将广义比例积分观测器与反步控制相结合，构建复合控制器；/n步骤4、通过复合控制器对四旋翼无人机进行控制。/n
【技术特征摘要】
1.一种四旋翼无人机的鲁棒跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、根据四旋翼无人机的动力学和运动学模型，得到四旋翼无人机的状态空间模型；
步骤2、根据四旋翼无人机的状态空间模型，构建四旋翼无人机控制系统的广义比例积分观测器；
步骤3、将广义比例积分观测器与反步控制相结合，构建复合控制器；
步骤4、通过复合控制器对四旋翼无人机进行控制。
2.根据权利要求1所述的四旋翼无人机的鲁棒跟踪控制方法，其特征在于，步骤1中建立四旋翼无人机的动力学和运动学模型，包括以下步骤：
步骤1.1、建立动力学模型：
其中m是四旋翼无人机的质量，T是主推动力，τ是转动力矩，J是机体的惯量矩阵，v和ω分别是机体的速度和角速度，和分别是机体加速度和角加速度向量，；
其中r＝[x，y，z]T和分别表示四旋翼无人机在地面坐标系下的位置向量和速度向量，g是重力加速度，e3[0，0，1]T是地面坐标系中的一个单位向量，dT＝[d4，d5，d6]表示位置环的复合扰动，Rq是机体坐标到地面坐标系的变换矩阵；
步骤1.2、建立运动学模型为：
其中是欧拉角向量，是角速度向量，τ＝[τ1，τ2，τ3]是转动力矩，dτ＝[d1，d2，d3]是姿态环的复合扰动，Tq是变换矩阵，ψ，θ，分别表示偏航角、俯仰角、翻滚角。
步骤1.3、定义四旋翼无人机状态空间的状态变量：
步骤1.4、根据动力学与运动学模型，建立四旋翼无人机的状态空间模型：
其中Ux＝-sinx3，Uy＝sinx1cosx3，Jx，Jy，Jz是四旋翼无人机在各个轴上的惯量，U1、U2、U3和U4为系统的输入。
3.根据权利要求2所述的四旋翼无人机的鲁棒跟踪控制方法，其特征在于，步骤2中建立四旋翼无人机控制系统的广义比例积分观测器，具体包括以下步骤：
步骤2.1、使用泰勒多项式估计复合扰动：
步骤2.2、根据四旋翼无人机的状态空间模型，建立广义比例积分观测器：
其中w1、w2、w3和w4是x1、x2、d1和的估计值，定义w3为ρ1、ρ2、ρ3和ρ4是观测增益，可以通过配置观测器极点获得；
根据步骤2.1和步骤2.2中计算d1估计值的方式，可计算得到d2、d3、d4、d5和d6的估计值，分别定义为和
4.根据权利要求1或3所述的四旋翼无人机...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙振兴，仇家鑫，费杨，张兴华，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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。