[发明专利]基于多层积分神经动力学的多旋翼无人机控制器设计方法

权利要求书

1.一种基于多层积分神经动力学的多旋翼无人机控制器设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)针对多旋翼无人机，构建对应的无人机隐式运动学方程表示如下：

其中，ζ_i1(t)、ζ_i2(t)分别为多旋翼无人机各子系统的位置层状态变量和速度层状态变量，a_i(t)和β_i(t)为各子系统的时变参数，u_i(t)为各子系统的控制输入，下标i指代多旋翼无人机各子系统；

2)将步骤1)中的无人机隐式动力学方程转化为一般的时变二阶系统问题，具体为：

控制目标为系统的一阶状态变量ζ₁(t)收敛到目标的时变轨迹ζ_1T(t)；

其中，ζ₁(t)、ζ₂(t)分别为多旋翼无人机的位置层状态变量和速度层状态变量，a(t)和β(t)为多旋翼无人机的时变参数，u(t)为多旋翼无人机的控制输入；

3)将步骤2)中的时变二阶系统的控制问题转化为求解时变二阶系统的控制输入问题，具体为：设定存在控制输入理论解u^*(t)，使得成立，进一步使得成立，最终系统的一阶状态变量ζ₁(t)收敛到目标的时变轨迹ζ_1T(t)，即时变二阶系统的控制问题转化为求解控制输入问题，目标为使得控制输入u(t)收敛到理论控制输入u^*(t)；其中，ζ_2T(t)为速度层状态变量的目标值，n(t)和为多旋翼无人机受到的干扰；

4)使用多层积分神经动力学方法设计二阶系统控制器，使步骤3)中时变二阶系统的控制输入收敛到理论控制输入，具体为：

其中，

式中，为控制输入u(t)的一阶微分；γ、κ₁、κ₂、κ₃均为用于缩放控制器收敛速度和抗噪声能力的可调参数，γ＞0，κ₁≥0，κ₂≥0，κ₃≥0；e₂(t)和E(t)均为误差函数，且当a(t)≠0，E(t)收敛到0时，控制输入u(t)收敛到其理论解u^*(t)，进一步使得e₂(t)收敛到0，系统状态变量ζ₁收敛到其目标值ζ_1T(t)；τ为时间t的微元；

5)将步骤4)中求得的时变二阶系统的控制输入，分配给多旋翼无人机各子系统。