[发明专利]一种基于复合快速终端滑模的二旋翼飞行器有限时间自适应控制方法

说明书

一种基于复合快速终端滑模的二旋翼飞行器有限时间自适应控制方法，所述控制方法包括以下步骤：步骤1，建立二旋翼飞行器系统的动态模型，初始化系统状态、采样时间以及控制参数，步骤2，计算跟踪位置误差，设计复合快速终端滑模面，步骤3，设计有限时间自适应滑模控制器，步骤4，设计李雅普诺夫函数。本发明在二旋翼飞行器系统存在不确定性和干扰的情况下，实现了二旋翼飞行器的有限时间一致最终有界，提高了二旋翼飞行器的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种基于复合快速终端滑模的二旋翼飞行器有限时间自适应控制方法。

背景技术

姿态控制是飞行器重要的一部分，它的稳定性，快速响应对能不能完成飞行器的飞行任务其不可磨灭的作用。而飞行器中，二旋翼飞行器引起了国内外学者的关注，由于它结构简单，飞行方式特别，也逐渐成为了国际上研究的热点内容。同时，由于飞行要求相对较低，不需要专业的跑道，有一定的商业价值地位。根据小型飞行器，搭建二旋翼飞行器飞行控制系统，进行飞行器运动控制研究，是当今学术界的热点研究领域。

复合快速终端滑模控制方法的特点是在滑模面设计中引入积分部分，对稳态精度有提高，同时通过自适应控制方法对干扰的界进行估计，提高系统的稳定性。复合快速终端滑模控制方法的设计可以提高系统的鲁棒性，而且在实验中对控制器的改进能有效的减弱抖振问题。

发明内容

为了克服传统滑模面无法实现有限时间控制的问题以及提高二旋翼飞行器系统的稳定性。本发明采用了复合快速终端滑模控制器，实现了有限时间控制，并且引入积分环节，通过自适应控制方法对干扰的界进行估计，提高了二旋翼飞行器的稳定性。

为了解决上述技术问题提出的技术方案如下：

一种基于复合快速终端滑模的二旋翼飞行器有限时间自适应控制方法，包括以下步骤：

步骤1，建立二旋翼飞行器系统的动态模型，初始化系统状态、采样时间以及控制参数，过程如下：

二旋翼飞行器系统的动态模型表达形式简化为以下形式

其中，x₁、x₂和分别为二旋翼飞行器的位置、速度和加速度；f(x₁,x₂)是一个光滑的非线性函数，表示整个系统的不确定性和扰动；u表示控制输入信号，b表示一个正常数；

步骤2，计算跟踪位置误差，设计复合快速终端滑模面，过程如下：

2.1定义跟踪误差以及一阶微分：

e₁＝x₁-x_d (2)

其中，x_d、表示期望信号以及期望信号的一阶微分，e₁表示跟踪位置误差，e₂表示跟踪速度误差；

2.2设计复合快速终端滑模面：

构造一个误差变量σ：

利用误差变量σ构造复合快速终端滑模面：

其中，c₁、c₂、λ₁、λ₂表示正常数，且0＜α＜1；

对式(5)求一阶微分，在将式(1)-(4)代入其中得到：

其中，