[发明专利]一种四旋翼无人飞行器非线性输出反馈飞行控制方法

权利要求书

1.一种四旋翼无人飞行器非线性输出反馈飞行控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）确定四旋翼无人飞行器在惯性坐标系下的运动学模型以及在机体坐标系下的动力学模型；

2）设计四旋翼无人飞行器姿态控制系统，包括：

（1）定义四旋翼无人飞行器姿态角度及角速度的跟踪误差；

（2）设计滤波器对角速度信号进行在线估计并得到跟踪误差的开环动态方程；

（3）采用神经网络前馈对开环动态方程中的未知函数进行估计，并设计四旋翼无人飞行器姿态系统控制输入；

3）设计四旋翼无人飞行器高度控制子系统，包括：

（1）定义高度跟踪误差和定义辅助滤波跟踪误差；

（2）高度子系统控制器设计。

2.根据权利要求1所述的一种四旋翼无人飞行器非线性输出反馈飞行控制方法，其特征在于，步骤1）所述的在惯性坐标系下的运动学模型是：

定义实际单位四元数q(t)表示实际机体坐标系{B}相对于惯性坐标系{I}的姿态。实际单位四元数q(t)与飞行器实际角速度ω(t)之间的关系能够由以下运动学方程表示

q·=12B(q)ω]]>

其中辅助函数以及实际机体坐标系{B}到惯性坐标系{I}的坐标转换矩阵能够表示为

R(q)=(qo2-qvTqv)I3+2qvqvT-2qoS(qv)]]>

定义参考机体坐标系{B_d}，相应的参考单位四元数q_d(t)表示参考机体坐标系{B_d}相对于惯性坐标系{I}的姿态，参考角速度ω_d(t)表示参考参考体坐标系{B_d}相对于惯性坐标系{I}的角速度，参考单位四元数q_d(t)与飞行器参考角速度ω_d(t)之间的关系能够由以下运动学方程表示

qd·=12Bd(qd)ωd]]>

其中以及参考机体坐标系{B_d}到惯性坐标系{I}的坐标转换矩阵能够表示为

Rd(qd)=(qod2-qvdTqvd)I3+2qvdqvdT-2qodS(qvd).]]>