[发明专利]基于给定时间的四旋翼无人机高精度姿态跟踪控制方法

摘要

本发明涉及无人机飞行器控制技术领域，为提出实现可以人为调节四旋翼无人机姿态跟踪的收敛时间，使四旋翼无人机的姿态跟踪误差在期望的时间内收敛。同时，具有良好的跟踪性能和抗干扰能力，为此，本发明，基于给定时间的四旋翼无人机高精度姿态跟踪控制方法，步骤如下：第一部分，面向控制的四旋翼无人机姿态模型建立：第二部分，给定时间时变滑模面设计；第三部分，给定时间高精度连续控制器设计。本发明主要应用于无人机飞行器控制场合。

主权项

1.一种基于给定时间的四旋翼无人机高精度姿态跟踪控制方法，其特征是，步骤如下：第一部分，面向控制的四旋翼无人机姿态模型建立：考虑四旋翼无人机的固有特性及飞行中的动力学因素，建立四旋翼无人机的姿态数学模型，对模型进行增广处理，获得基于增广系统的四旋翼无人机面向控制模型；第二部分，给定时间时变滑模面设计：设计基于给定时间和姿态跟踪误差初值的时变高阶多项式，为了保证姿态跟踪收敛时间的可控性，通过求解多项式参数，使得时变高阶多项式及其各阶导数在给定时间内收敛到零，在此基础上，构建基于时变高阶多项式和四旋翼无人机姿态跟踪误差的时变滑模面，使得四旋翼无人机姿态跟踪系统的初始状态位于时变滑模面上；第三部分，给定时间高精度连续控制器设计：对时变滑模面求导，综合利用等速趋近律和幂次趋近律推导四旋翼无人机的虚拟姿态控制律，确保无人机姿态跟踪误差在给定时间内快速收敛。为获得实际工程应用的连续控制律，对设计的给定时间虚拟姿态控制律进行零初始条件下积分，得到用于四旋翼无人机控制的连续控制律。