[发明专利]一种四旋翼无人机系统的增强型指数趋近律滑模控制方法

摘要

一种四旋翼无人机系统的增强型指数趋近律滑模控制方法，针对四旋翼无人机系统，结合指数趋近律滑模控制方法，设计一种四旋翼无人系统的增强型指数趋近律滑模控制方法。增强型指数趋近律的设计是为了保证系统的滑动模态能更快的到达滑模面，同时不增加系统的抖振现象，实现系统的快速稳定控制。

主权项

一种四旋翼无人机系统的增强型指数趋近律滑模控制方法，包括以下步骤：步骤1，确定从基于四旋翼无人机的机体坐标系到基于地球的惯性坐标系的转移矩阵；$\begin{array}{c}T=T_{\mathrm{\ψ}}\·T_{\mathrm{\θ}}\·T_{\mathrm{\φ}}=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\ψ}& -\sin \mathrm{\ψ}& 0\\ \sin \mathrm{\ψ}& \cos \mathrm{\ψ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\θ}& 0& \sin \mathrm{\θ}\\ 0& 1& 0\\ -\sin \mathrm{\θ}& 0& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\φ}& -\sin \mathrm{\φ}\\ 0& \sin \mathrm{\φ}& \cos \mathrm{\φ}\end{array}\right]\\ =\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\ψ}& \sin \mathrm{\φ}\sin \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\ψ}-\cos \mathrm{\φ}\sin \mathrm{\ψ}& \cos \mathrm{\φ}\sin \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\ψ}+\sin \mathrm{\φ}\sin \mathrm{\ψ}\\ \cos \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\ψ}& \sin \mathrm{\φ}\sin \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\ψ}+\cos \mathrm{\φ}\cos \mathrm{\ψ}& \cos \mathrm{\φ}\sin \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\ψ}-\sin \mathrm{\φ}\cos \mathrm{\ψ}\\ -\sin \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\φ}\cos \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\φ}\cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]\end{array}---\left(1\right)$其中ψ、θ、φ分别是无人机的偏航角、俯仰角、翻滚角，表示无人机绕依次惯性坐标系各轴旋转的角度，T_ψ表示ψ的转移矩阵，T_θ表示θ的转移矩阵，T表示φ的转移矩阵；步骤2，根据牛顿欧拉公式分析无人机动力学模型；2.1，平动过程中有：$\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ -mg\end{array}\right]+T\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ U_r\end{array}\right]=m\left[\begin{array}{c}\stackrel{\·\·}{x}\\ \stackrel{\·\·}{y}\\ \stackrel{\·\·}{z}\end{array}\right]---\left(2\right)$其中x、y、z分别表示无人机在惯性坐标系下的位置，m表示无人机的质量，