【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞行器控制，特别是涉及一种四旋翼飞行器扰动非线性动态估计方法及系统。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提到了与本专利技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
2、随着科学技术的高速发展，四旋翼飞行器技术得到了极大的发展。四旋翼飞行器系统凭借机动性好、风险低、适应性强、可靠性高等优点，被广泛应用于人类生活中的各个领域，协助或者代替人类工作。
3、对于实际的四旋翼飞行器系统而言，为了实现四旋翼飞行器系统的跟踪控制，实现对于其扰动的有效估计至关重要，对于扰动的有效估计也得到了广泛关注。
4、现有技术中的扰动估计方法，包括线性估计等方法，其存在如下缺点：
5、(1)如传统的线性估计器，其处理的变量之间的关系是线性相关的，因此其在处理表现出非线性行为的系统时，会有很大限制。在非线性动态上使用线性方法时，估计值会产生偏差导致估计不准确。
6、(2)目前的估计器模型的灵活性有限，许多现有方法都是针对特定类型的非线性动态而设计。一些非线性估计方法还需要大量计算，需要迭代优化，这种复杂性导致方法无法实时应用。
7、(3)某些非线性估计技术，如基于梯度的优化方法，对初始参数值很敏感，选择不恰当的初始条件会导致收敛问题。
8、(4)许多非线性估计方法需要大量数据才能准确估计系统动态或做出预测。在数据有限的情况下，这些方法无法得到较好结果。
9、此外，但值得注意的是，四旋翼飞行器系统具有非线性和多输入多输出的特性，具有高度非线性和复杂的动态特
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种四旋翼飞行器扰动非线性动态估计方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质，通过滤波操作建立了具有非线性动态的扰动估计器，加强扰动抑制能力，实现估计误差的渐近收敛，提高了扰动估计的精度。
2、第一方面，本专利技术提供了一种四旋翼飞行器扰动非线性动态估计方法；
3、一种四旋翼飞行器扰动非线性动态估计方法，包括：
4、基于四旋翼飞行器的动力学特性，构建四旋翼飞行器的系统模型；
5、基于系统模型，获取四旋翼飞行器的控制输入信号和速度状态，通过滤波方程对控制输入信号和速度状态进行滤波操作；
6、根据李亚普诺夫原理以及barbalat定理，对滤波方程中的滤波变量进行分析，确定滤波方程中滤波变量与扰动估计的关系，获取估计扰动。
7、进一步的，还包括：
8、根据四旋翼飞行器的估计扰动和扰动，确定扰动估计误差；
9、根据李亚普诺夫原理以及barbalat定理对扰动误差进行分析，判断扰动估计误差是否收敛，以检验获取的扰动估计是否准确。
10、优选的，所述扰动估计误差表示为：
11、
12、其中，为扰动估计误差，δ为扰动，为扰动估计。
13、进一步的，所述根据李亚普诺夫原理以及barbalat定理，对滤波方程中的滤波变量进行分析，确定滤波方程中滤波变量与扰动估计的关系，获取估计扰动包括：
14、根据滤波方程和滤波变量，构建辅助变量函数并进行求导；
15、使用李雅普诺夫函数对求导后的辅助变量函数进行分析，确定辅助变量函数和李雅普诺夫函数之间的关系；
16、根据barbalat定理，基于辅助变量函数和李雅普诺夫函数之间的关系，确定滤波方程中滤波变量与扰动估计的关系，获取估计扰动。
17、进一步的，所述基于四旋翼飞行器的动力学特性，构建四旋翼飞行器的系统模型具体为：
18、根据四旋翼飞行器的滚转角、俯仰角和偏航角，考虑外来因素对四旋翼飞行器的持续扰动干扰，确定四旋翼飞行器的一阶动力学模型和二阶动态模型。
19、进一步的，基于四旋翼飞行器的系统模型，考虑速度状态和控制输入信号对四旋翼飞行器的影响，构建滤波方程。
20、进一步的，所述扰动估计表示为：
21、
22、其中，ωη为四旋翼飞行器的速度，为四旋翼飞行器角速度的滤波变量，uf为控制输入信号的滤波变量，k为滤波常数。
23、第二方面，本专利技术提供了一种四旋翼飞行器扰动非线性动态估计系统；
24、一种四旋翼飞行器扰动非线性动态估计系统，包括：
25、基于四旋翼飞行器的动力学特性，构建四旋翼飞行器的系统模型；
26、基于系统模型，获取四旋翼飞行器的控制输入信号和速度状态，通过滤波方程对控制输入信号和速度状态进行滤波操作；
27、根据李亚普诺夫原理以及barbalat定理，对滤波方程中的滤波变量进行分析，确定滤波方程中滤波变量与扰动估计的关系，获取估计扰动。
28、第三方面，本专利技术提供了一种电子设备；
29、一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成上述四旋翼飞行器扰动非线性动态估计方法的步骤。
30、第四方面，本专利技术提供了一种计算机可读存储介质；
31、一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成上述四旋翼飞行器扰动非线性动态估计方法的步骤。
32、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
33、1、本专利技术提供的技术方案，对扰动进行非线性估计，能够更好地捕捉系统的复杂动态行为。对于需要高精度的应用，由于非线性扰动估计器考虑了系统的非线性特性，它通常能够提供更准确的参数估计或状态估计。非线性扰动估计器，可以更好地处理系统中的噪声和不确定性，能够在嘈杂环境中提供可靠的估计。采用非线性扰动估计器方法，能够随着环境变化而变化，使得本专利技术中的四旋翼飞行器系统能在各种环境中在固定时间内达到收敛控制。
34、2、本专利技术提供的技术方案，采用非线性扰动估计器处理变量之间的非线性关系，为非线性系统提供更准确的动态估计和预测。在模拟各种类型的非线性时具有更大的灵活性，考虑扰动数据或模型，它们可以适应更广泛的非线性结构。采用高效的优化技术，可降低计算复杂度，提高收敛速度。对初始参数猜测的鲁棒性更强，使其对起始值的选择不那么敏感。通过对现有信息进行自适应估计，在数据有限的情况下也能表现出色，因此适用范围更广。
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1.四旋翼飞行器扰动非线性动态估计方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的四旋翼飞行器扰动非线性动态估计方法，其特征在于，还包括：
3.如权利要求2所述的四旋翼飞行器扰动非线性动态估计方法，其特征在于，所述扰动估计误差表示为：
4.如权利要求1所述的四旋翼飞行器扰动非线性动态估计方法，其特征在于，所述根据李亚普诺夫原理以及Barbalat定理，对滤波方程中的滤波变量进行分析，确定滤波方程中滤波变量与扰动估计的关系，获取估计扰动包括：
5.如权利要求1所述的四旋翼飞行器扰动非线性动态估计方法，其特征在于，所述基于四旋翼飞行器的动力学特性，构建四旋翼飞行器的系统模型具体为：
6.如权利要求1所述的四旋翼飞行器扰动非线性动态估计方法，其特征在于，基于四旋翼飞行器的系统模型，考虑速度状态和控制输入信号对四旋翼飞行器的影响，构建滤波方程。
7.如权利要求1所述的四旋翼飞行器扰动非线性动态估计方法，其特征在于，所述扰动估计表示为：
8.四旋翼飞行器扰动非线性动态估计系统，其特征在于，包括：
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