基于扩张状态观测器的四旋翼无人机滑模控制

摘要

针对四旋翼无人机控制系统在实时性、能耗和抗干扰能力等方面需求,采用扩张状态观测器和滑模控制相结合设计了外环位置控制器和内环姿态控制器.外环位置控制器包括3个扩张状态观测器和3个滑模控制器,3个扩张状态观测器对总扰动项和无人机运动速度同时进行估计,3个滑模控制器保证了位置控制系统3个输出量的跟踪误差都收敛到零.内环姿态控制器也包括3个扩张状态观测器和3个滑模控制器,3个扩张状态观测器对汇总干扰项和姿态角速度同时进行估计,3个滑模控制器保证了姿态控制系统3个输出量的跟踪误差都收敛到零.仿真结果表明,所设计的基于扩张状态观测器的滑模控制器保证了四旋翼无人机控制系统具有较强的抗干扰能力,提高了四旋翼无人机的轨迹跟踪精度.