本發(fā)明涉及自動(dòng)控制領(lǐng)域，提供一種基于嵌套飽和技術(shù)的無(wú)人機(jī)魯棒飛行控制方法。

背景技術(shù)：

1、四旋翼無(wú)人機(jī)具有全自主飛行控制、定點(diǎn)懸停和垂直起降等優(yōu)勢(shì)，已被廣泛應(yīng)用于民用和軍事領(lǐng)域。實(shí)際飛行過程中，電機(jī)最大轉(zhuǎn)速這一物理約束界定了系統(tǒng)控制輸入的上界，尤其當(dāng)小型四旋翼無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)飛行時(shí)，飛行姿態(tài)或外部干擾會(huì)導(dǎo)致執(zhí)行器飽和問題頻繁發(fā)生。執(zhí)行器飽和降低了飛行控制系統(tǒng)性能，并可能造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此，考慮執(zhí)行器飽和的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。目前，常用的控制方法有pid，反步法滑?？刂频鹊@些方法或者沒有考慮執(zhí)行器飽和問題，或者通過設(shè)置控制輸入信號(hào)的上限將姿態(tài)角度限制在一個(gè)安全范圍內(nèi)，這將降低無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的魯棒性能。而嵌套飽和控制(nested?saturationcontrol,nsc)基于執(zhí)行器飽和參數(shù)設(shè)計(jì)四個(gè)油門的最大控制量，在保證系統(tǒng)具有較好的動(dòng)態(tài)性能的同時(shí)，改善了系統(tǒng)的抗干擾能力，具有重要的實(shí)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是利用嵌套飽和函數(shù)解決執(zhí)行器飽和問題，提供一種基于嵌套飽和技術(shù)的無(wú)人機(jī)魯棒飛行控制方法，當(dāng)無(wú)人機(jī)受到風(fēng)擾或者其他系統(tǒng)內(nèi)外部擾動(dòng)時(shí)，rnsc中的cfo對(duì)擾動(dòng)進(jìn)行估計(jì)和補(bǔ)償，增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性，提升系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：?s1：基于歐拉-拉格朗日方程建立四旋翼無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型。s2：將四旋翼無(wú)人機(jī)的控制分為三個(gè)通道，分別是，，，由sc-pd控制器使收斂，然后設(shè)計(jì)rnsc對(duì)和進(jìn)行控制，并進(jìn)行穩(wěn)定性證明。s3：在matlab/simulink環(huán)境下進(jìn)行仿真，引入風(fēng)擾模型以驗(yàn)證所提出魯棒控制方法的可行性，并與pd控制方法和嵌套飽和控制方法進(jìn)行對(duì)比。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明基于四旋翼無(wú)人機(jī)執(zhí)行器物理約束確定魯棒嵌套飽和控制器輸出信號(hào)的上界，改善了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能，增強(qiáng)了系統(tǒng)抗干擾能力，保證了飛行控制系統(tǒng)的全局漸近穩(wěn)定。

技術(shù)特征：

1.一種基于嵌套飽和技術(shù)的無(wú)人機(jī)魯棒飛行控制方法，其特征在于：該方法具體步驟如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌套飽和技術(shù)的無(wú)人機(jī)魯棒飛行控制方法，其特征在于：所述步驟一的具體過程如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌套飽和技術(shù)的無(wú)人機(jī)魯棒飛行控制方法，其特征在于：所述步驟二的具體過程如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌套飽和技術(shù)的無(wú)人機(jī)魯棒飛行控制方法，其特征在于：在matlab/simulink環(huán)境下測(cè)試風(fēng)擾作用下，四旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的魯棒性能，具體步驟如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于嵌套飽和技術(shù)的無(wú)人機(jī)魯棒飛行控制方法.首先建立慣性坐標(biāo)系和機(jī)體坐標(biāo)系，基于歐拉?拉格朗日方程建立四旋翼無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程。然后設(shè)計(jì)基于嵌套飽和技術(shù)的無(wú)人機(jī)魯棒控制器，并對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行證明。最后引入風(fēng)擾模型，通過數(shù)值仿真驗(yàn)證飛行控制系統(tǒng)的魯棒性能。

技術(shù)研發(fā)人員：郭玉英,劉思成
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西南科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2