[发明专利]基于PD-SMC和RISE的无模型四旋翼无人机轨迹跟踪控制器及方法

摘要

本发明公开了基于PD‑SMC和RISE的无模型四旋翼无人机轨迹跟踪控制器及方法，设计了基于PD‑SMC算法的位置控制器，该控制器结合了PD控制器易于设计以及SMC控制器强鲁棒性的特点，并且无需精确的外环模型。第二，设计了基于RISE算法的姿态控制器，利用RISE算法的连续控制信号大大减小了系统的抖振。本发明有益效果：李雅普诺夫稳定性定理分别证明了内环和外环子系统的稳定性。仿真实验结果证明了本文所提控制器的有效性。

主权项

1.一种基于PD‑SMC和RISE的无模型四旋翼无人机轨迹跟踪控制器，其特征在于，包括：外环位置控制器和内环姿态控制器；所述外环控制器基于PD‑SMC算法，具体为：其中，位置跟踪误差：K_ξ＝diag(K_x,K_y,K_z)；K_p,K_d均为PD控制器增益矩阵，H为SMC控制器增益，μ为滑模面斜率常数矩阵；m为四旋翼质量，K_x、K_y、K_z均气动阻尼系数，G为重力加速度向量，d为外环扰动，E为位置跟踪误差，和分别为位置跟踪误差的一阶和二阶导数；ξ_d为期望位置，分别为期望速度和期望加速度；ξ、分别为四旋翼无人机的位置、速度以及加速度；所述内环姿态控制器基于RISE控制方法，具体为：其中，K_s、β为正定参数矩阵，I_3×3为三阶单位矩阵；N_d为辅助函数；e₂、r为滤波误差函数，为滤波误差的一阶导数，J为转动惯量矩阵。