[发明专利]用于无人机系统的滑模控制器设计方法

权利要求书

1.一种用于无人机系统的滑模控制器设计方法，其特征在于：包括以下步骤，

根据无人机系统的动力学模型分析出影响所述无人机系统的匹配干扰和非匹配干扰；

使用干扰观测器估计出所述匹配干扰的估计值、所述非匹配干扰的估计值，以及所述非匹配干扰的各阶导数估计值；

同时以所述匹配干扰的估计值、所述非匹配干扰的估计值、所述非匹配干扰的各阶导数估计值为关联项设计出滑模控制器。

2.如权利要求1所述的用于无人机系统的滑模控制器设计方法，其特征在于：同时以所述匹配干扰的估计值、所述非匹配干扰的估计值、所述非匹配干扰的各阶导数估计值为关联项设计出所述滑模控制器的控制率，所述滑模控制器根据所述控制率同时对所述无人机系统的所述匹配干扰和非匹配干扰做补偿。

3.如权利要求1所述的用于无人机系统的滑模控制器设计方法，其特征在于：所述无人机系统的动力学模型包括，

P表征无人机系统的位置向量；V表征无人机系统的速度向量；Θ＝[φ θ ψ]^T表征无人机系统的欧拉角向量；Ω表征无人机系统的角速度向量；u＝[δ_col δ_lon δ_lat δ_ped]^T表征无人机系统的控制输入量；

δ_col表征无人机系统的总距舵机输入；δ_lon表征无人机系统的俯仰舵机输入；δ_lat表征无人机系统的横滚舵机输入；δ_ped表征无人机系统的方向舵机输入；

g表征重力加速度；e₃＝[0 0 1]^T表征一个单位向量；R(Θ)和Π(Θ)为旋转矩阵；m表征质量；

Z_w，Z_col，A和B表征无人机系统的模型参数；

J＝diag(J_xx,J_yy,J_zz)表征惯性矩阵；

f_d表征作用在无人机上的力干扰；τ_d表征作用在无人机上的力矩干扰。

4.如权利要求3所述的用于无人机系统的滑模控制器设计方法，其特征在于：基于输入-输出反馈线性化方法将所述动力学模型变换为反馈线性化的动力模型，根据所述反馈线性化动力模型分析出影响所述无人机系统的匹配干扰和非匹配干扰。

5.如权利要求4所述的用于无人机系统的滑模控制器设计方法，其特征在于：变换后的反馈线性化动力模型为：

定义ξ₁＝P，ξ₄＝P⁽³⁾，ξ₅＝ψ和

其中，T_m表征无人机系统的主旋翼的升力；d₁、d₂、d₃分别表征三个干扰项；

d₁＝Rf_d/m；

R表征旋转矩阵；

τ_d1表征力矩干扰τ_d的第一个分量；τ_d2表征力矩干扰τ_d的第二个分量；τ_d3表征力矩干扰τ_d的第三个分量；

和表征变换以后的四个等效输入量；其中，表征等效输入量的第一二四个分量，表征等效输入量的第一个分量；表征等效输入量的第四个分量；表征等效输入量的第三个分量；

根据式(2)确定出：

d₁＝Rf_d/m为非匹配干扰；

为匹配干扰；

为匹配干扰。