[发明专利]一种多旋翼无人机自抗扰补偿控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种多旋翼无人机自抗扰补偿控制方法及系统，其中方法包括获取控制对象roll通道和pitch通道的角速度和力矩控制指令；将角速度和力矩控制指令送入ESO状态观测器，以得到roll通道和pitch通道的扰动量估计值；将扰动量估计值作为补偿量，与角速度控制内环PD的输出结合，得到roll通道和pitch通道补偿后的力矩控制指令。本发明一种多旋翼无人机自抗扰补偿控制方法及系统通过ESO状态观测器可以得到控制对象的扰动量估计值，将扰动量估计值作为补偿量，与角速度控制内环PD的输出结合，得到roll通道和pitch通道补偿后的力矩控制指令，以此来对控制对象的扰动自动进行补偿，使控制对象抗扰性更强。

技术领域

本发明涉及多旋翼无人机，尤其是一种多旋翼无人机自抗扰补偿控制方法及系统。

背景技术

多旋翼无人机尤其是四旋翼无人机已在军事和民用领域广泛应用，因其是由无线远程遥控设备操控，且是由多个电机驱动，相对于固定翼飞行器，多旋翼无人机简单易操作，能够垂直起飞降落，灵活性高。随着多旋翼无人机的广泛应用，其应用场景也越来越复杂，因此对无人机的稳定性和抗扰性要求越来越高。

目前，多旋翼无人机普遍采用PID控制器，虽然其结构简单，技术成熟，参数少，已整定，鲁棒性好，但是其缺点是参数固定，无法自动调整参数，并且PID的积分项会增加系统的不稳定性和积分饱和现象，难已适应外界环境的变化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多旋翼无人机自抗扰补偿控制方法及系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种多旋翼无人机自抗扰补偿控制方法，所述方法包括：

获取控制对象roll通道和pitch通道的角速度和力矩控制指令；

将角速度和力矩控制指令送入ESO状态观测器，以得到roll通道和pitch通道的扰动量估计值；

将扰动量估计值作为补偿量，与角速度控制内环PD的输出结合，得到roll通道和pitch通道补偿后的力矩控制指令。

其进一步技术方案为：所述的获取控制对象roll通道和pitch通道的角速度和力矩控制指令的步骤，具体包括以下步骤：

通过传感器获取控制对象roll通道和pitch通道的角度值；

通过数据采集器采集控制对象roll通道和pitch通道的力矩控制指令；

其进一步技术方案为：所述的将角速度和力矩控制指令送入ESO状态观测器，以得到roll通道和pitch通道的扰动量估计值步骤中，ESO状态观测器的数学模型为：

其中，y表示控制对象某一通道的角速度，z1表示对y的跟踪观测，e1表示z1与y之间的误差，z2表示对y的扰动量估计值，β01、β02为ESO状态观测器调节参数,b为控制系数，u为力矩控制指令。

其进一步技术方案为：所述控制对象为无人机。

一种多旋翼无人机自抗扰补偿控制系统，所述系统包括：

获取模块，用于获取控制对象roll通道和pitch通道的角速度和力矩控制指令；

扰动观测模块，用于将角速度和力矩控制指令送入ESO状态观测器，以得到roll通道和pitch通道的扰动量估计值；

补偿控制模块，用于将扰动量估计值作为补偿量，与角速度控制内环PD的输出结合，得到roll通道和pitch通道补偿后的力矩控制指令。

其进一步技术方案为：所述获取模块包括：

传感器模块，用于获取控制对象roll通道和pitch通道的角度值；