基于扰动观测器的时变负载四旋翼无人机自适应有限时间控制

摘要

针对具有未知外部扰动和阻力系数的时变负载四旋翼无人机系统,提出了一种复合有限时间控制策略.首先,通过牛顿-欧拉方法建立了完整的四旋翼无人机数学模型.位置环采用自适应参数校正方法对负载进行估计,并与反步递推控制相结合,在阻力系数未知情况下设计了自适应轨迹跟踪控制器.其次,采用基于扰动观测器的有限时间滑模控制器,并利用Lyapunov稳定性理论进行无人机系统位置环和姿态环渐近稳定和有限时间稳定性验证.最后,通过数值仿真进行验证.结果表明,所提控制器提高了系统的收敛速度,减少了外界扰动对系统的影响.研究方法克服了已有研究要求阻力系数和负载已知的局限性,提高了系统的抗干扰能力,对于增强四旋翼无人机的实际应用性具有一定的参考价值.