[发明专利]一种基于自适应终端滑模的四旋翼无人机姿态容错控制方法

摘要

本发明提供一种基于自适应终端滑模的四旋翼无人机姿态容错控制方法，首先将四旋翼无人机分为位置子系统和姿态子系统并建立对应的数学模型，定义位置子系统的误差函数，让其沿着期望轨迹飞行。紧接着，在姿态子系统俯仰角θ发生时变故障的情况下，运用基于自适应终端滑模的控制方法设计控制律，将无人机姿态角误差镇定到零，实现自适应容错。该发明提出的基于自适应终端滑模的四旋翼无人机容错控制方法能够在有限时间内有效解决时变故障问题，降低噪声的影响，运用在侦察、救援、巡航等任务中。

主权项

1.一种基于自适应终端滑模的四旋翼无人机姿态容错控制方法，其特征在于：所述方法步骤如下：/n步骤S1：建立基于拉格朗日牛顿方程构建四旋翼无人机的数学模型；/n其中：φ,θ,ψ分别为四旋翼无人机的滚转角、俯仰角和偏航角；x,y,z为四旋翼无人机质心的位置坐标；l是旋翼末端到旋翼前端的距离；m为四旋翼无人机的质量，I为每个轴的转动惯量，K₁～K₆为阻力系数；u₁～u₄为虚拟控制输入；表示无人机沿着x,y,z方向的速度；表示无人机在沿着x,y,z方向的加速度；表示对应角度的一阶导数；表示对应角度的二阶导数；/n步骤S2：四旋翼无人机基于滑模的位置控制律：/n /n其中，U(t)＝[u_1x u_1y u_1z]^T是虚拟控制输入，是误差方程的一阶导数，S₁是滑模面；Λ＝[κ₁ κ₂ κ₃]，Π＝[η₁ η₂ η₃]；/n步骤S3：在姿态环俯仰角θ上引入时变故障因子δ(t)：u_c＝δ(t)u₂，其中，0＜δ(t)＜1，表示执行器发生部分失效故障；/n步骤S4：基于自适应终端滑模设计四旋翼无人机姿态系统的控制律；其中，p(t)＝1/δ(t)，表示p(t)估计值，/n步骤S5：在自适应终端滑模控制律下仿真验证容错控制律的有效性。/n