四旋翼无人机不匹配扰动抗干扰控制.pdfVIP

第43卷第1期计算技术与自动化Vol.43,No.1

2024年3月ComputingTechnologyandAutomationMar.2024

文章编号：1003—6199(2024)01—0001—08DOl:10.16339/j.cnki.jsjsyzdh.202401001

四旋翼无人机不匹配扰动抗干扰控制

马志宝，丁洁，周映江

（南京邮电大学自动化学院人工智能学院，江苏南京210023）

摘要：针对四旋翼无人机存在的不匹配干扰和执行器故障等现象，提出了一种基于有限时间观测器

的飞行控制方案。从无人机的运动学模型出发，构建了受执行器故障和不匹配干扰影响的控制模型。将干

扰观测器与非奇异终端滑模控制（NTSMC）方法相结合，以实现复合抗干扰和容错控制器设计。首先，设

计了两个非线性有限时间扰动观测器来估计不匹配扰动和执行器故障，有限时间观测器使得估计误差在有

限时间内收敛到零。其次，将观测器与NTSMC控制方法结合，以在有限的时间内实现跟踪，并有效地减少

抖振。最后，从理论和仿真验证了控制方法的有效性和所期望的控制性能。

关键词：有限时间；干扰观测器；不匹配干扰；执行器故障

中图分类号：TP273文献标识码：A

MismatchedDisturbanceAnti-disturbance

ControlofQuadrotorUAV

MAZhibao,DINGJie,ZHOUYingjiang

(CollegeofAutomationandCollegeofArtificialIntelligence,NanjingUniversityofPostsand

Telecommunications,Nanjing,Jiangsu210023,China)

Abstract:AflightcontrolschemeofaquadrotorUAVinthepresenceofmismatcheddisturbancesandactuatorfaultsis

investigated.Adisturbance-observer-basedcontrolincombinationwithanon-singularterminalslidingmodecontrol

(NTSMC)isdevelopedtoachieveacompositeanti-disturbanceandfault-tolerantcontrollerthatprovidesexpectedperform-

ance.StartingfromthekinematicmodelsofUAVs,thecontrol-orientedmodelsubjecttoactuatorfaultsandmismatched

disturbancesareconstructed.Firstly,twonovelnonlineardisturbanceobserversaredesignedtoestimatethemismatched

disturbancesandtheactuatorfaults,whichmaketheestimationerrorsconvergetozeroinfinitesettlingtime.Secondly,a

NTSMCmethodisproposedtoachievedesiredtrackingperformanceinfinitetimeande