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申请/专利权人:湖北工业大学
摘要:本发明提供一种四旋翼飞行器自适应滑模控制系统的建立方法,包括:根据四旋翼飞行器的姿态动力学方程,设计用于实时估计整个系统中的扰动线性扩张状态观测器;根据四旋翼飞行器的姿态动力学方程和所设计的线性扩张状态观测器设计自适应滑模控制系统,该滑模控制系统的控制律部分包括实时根据扰动大小改变切换项的增益来补偿扰动估计误差的可变增益切换项;对四旋翼飞行器自适应滑模控制系统进行稳定性分析。实时根据扰动大小改变切换项的增益来补偿扰动估计误差,做到大扰动时增大增益值,提升抗扰能力;在外部扰动较小的时候,减小切换项增益,在不改变控制器效果前提下,抑制滑模控制的抖振问题。
主权项:1.一种四旋翼飞行器自适应滑模控制系统的建立方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,根据四旋翼飞行器的姿态动力学方程,设计用于实时估计整个系统中的扰动线性扩张状态观测器;步骤2,根据四旋翼飞行器的姿态动力学方程和所设计的线性扩张状态观测器设计自适应滑模控制系统,该滑模控制系统的控制律部分包括实时根据扰动大小改变切换项的增益来补偿扰动估计误差的可变增益切换项;步骤3,对四旋翼飞行器自适应滑模控制系统进行稳定性分析;其中,步骤2中控制系统的设计方法为:选取滑模控制的滑模面为 其中,s1t表示滑模面,k表示正常数,e1t=x1t-xd,1t表示当前状态x1t和参考状态xd,1t之间的误差,并且xd,1t二阶连续可微的信号,表示信号误差的一阶微分;设计的自适应滑模控制律如下: 其中,ks,10,饱和函数式中,κ表示接近于0的正数;可变增益切换项为: 其中,Gt=sgn|s1t|-ξ,d1,d2,ξ,δ是正常数;若s1tξ,此时干扰较大,Dt快速上升以达到抵消大干扰的效果;若s1tξ,此时Dt减小,抵消干扰的同时也减小的控制器的抖振;根据横滚角子系统设计的线性扩张状态观测器得到的滑模控制系统为: 其中k0,ks,10,z3t是线性扩张状态观测器的实时估计值。
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