基于有限时间观测器的四旋翼无人机积分滑模控制方法

作者：祝文星; 王立辉^*; 田栢苓

来源：中国惯性技术学报, 2023, 31(12): 1244-1253.

DOI：10.13695/j.cnki.12-1222/o3.2023.12.011

• 四旋翼无人机
• 非奇异积分滑模
• 姿态控制
• 有限时间观测器

针对四旋翼无人机存在模型参数不确定和外部干扰问题，提出了一种有限时间扩张观测器的非奇异积分滑模姿态控制方法。首先将模型参数不确定性和外部干扰视为集总干扰，建立了四旋翼无人机姿态运动学和动力学模型。其次，将集总干扰作为扩张状态，设计了有限时间扩张观测器，实现对集总干扰的精准估计，并证明了该观测器的有限时间收敛性能。然后，设计了一种快速非奇异积分滑模控制器，对集总干扰进行有效补偿，实现了对四旋翼无人机姿态在有限时间内的跟踪控制，并证明了所设计控制器的稳定性。最后进行了仿真验证，仿真结果表明，相比于自适应快速非奇异积分终端滑模控制器（AFNITSMC），所设计的滑模控制器在集总干扰存在的情况下，收敛速度提升了47.7%，姿态跟踪的均方根误差降低了27.5%，具有更快的收敛速度和更强的抗干扰性能。

• 单位
  东南大学; 天津大学