[发明专利]多变量干扰补偿四旋翼无人机轨迹与姿态协同控制方法

摘要

本发明涉及无人飞行器控制技术领域，为提出一种基于多变量干扰补偿的有限时间轨迹姿态协同控制算法，突破传统四旋翼无人机控制方法在控制精度、响应速度及抗干扰方面的不足，解决四旋翼无人机在综合干扰影响下轨迹与姿态的高精度快速稳定跟踪控制问题，达到提高四旋翼无人机控制性能，增强系统安全性和可靠性的目的。多变量干扰补偿四旋翼无人机轨迹与姿态协同控制方法，具体步骤如下：第一部分，轨迹控制器‑干扰补偿器设计；第二部分，姿态解算；第三部分，姿态控制器‑干扰补偿器设计。本发明主要应用于无人飞行器控制场合。

主权项

一种多变量干扰补偿四旋翼无人机轨迹与姿态协同控制方法，其特征是，具体步骤如下：第一部分，轨迹控制器‑干扰补偿器设计：基于齐次性理论针对外环位置子系统设计具有有限时间收敛特性的多变量轨迹控制器和干扰补偿器，其中干扰补偿器用于完成对位置子系统外界干扰的在线观测，并将干扰估计值实时传送给轨迹控制器，轨迹控制器确保在有限时间内实现对参考轨迹的高精度快速跟踪，并提供给姿态解算模块可行的虚拟控制指令；第二部分，姿态解算：基于四旋翼无人机自身的飞行特性，构建虚拟控制指令与期望姿态角指令的解析关系，确保后续的内环轨迹控制器在通过实现对期望姿态跟踪的同时，达到间接跟踪给定参考轨迹的目的；第三部分，姿态控制器‑干扰补偿器设计：基于齐次性理论针对内环姿态子系统设计具有有限时间收敛特性的多变量姿态控制器和干扰补偿器，其中干扰补偿器用于完成对姿态子系统外界干扰的在线观测，并将干扰估计值实时传送给姿态控制器，姿态控制器确保在有限时间内实现对期望姿态的高精度快速跟踪。