基于扩张状态观测器的无人机云台控制算法

作者：高胡震; 杜昌平; 郑耀

来源：计算机应用, 2023, 1-6.

• 无人机
• 三轴云台系统
• 串级PID控制
• 扩张状态观测器
• 自抗扰控制

针对无人机三轴云台增稳控制中变量耦合的问题，提出了一种基于扩张状态观测器的串级复合控制算法。首先，建立了无人机机载云台期望角的姿态解算算法模型；其次，构建了无人机机载云台位置环和速度环的串级比例-微分-积分（PID）控制回路；最后，引入扩张状态观测器对其角速度项进行在线实时估计，解决了角速度项由于高耦合、多外扰导致的难以直接测量的问题，并对各通道的控制输入进行了补偿。实验结果表明，所提方法在无指令、有指令和综合任务场景下的角度均方根误差分别为0.2357°、0.6317°和0.9463°，与传统PID算法相比，所提方法的角度误差分别降低了69.43%、53.29%和50.43%。可见，所提方法对外界扰动的抗干扰能力更强，控制精度更高。

• 单位
  航天学院; 浙江大学