四旋翼飛行器姿態的非奇異快速終端滑模控制

羅連杰，　佃松宜，　蒲　明

(1.四川大學電氣信息學院,成都　610065；　2.成都信息工程大學控制工程學院，成都　610225)

0　引言

近年來，隨著四旋翼飛行器在軍用和民用領域被廣泛應用，其控制問題成為了研究熱點之一[1-4]。由于四旋翼飛行器系統中存在模型不確定性以及外界未知干擾，故要求其控制系統具有較強的魯棒性。滑模控制因其具有強魯棒性，而被廣泛應用于四旋翼飛行器姿態控制問題[5-6]。文獻[7]利用自適應律估計外界干擾的上界，結合反演法和滑模控制設計魯棒控制

器，實現了飛行姿態的穩定跟蹤控制。文獻[8]為實現飛行姿態的快速跟蹤，設計了快速終端滑模控制器，提高了飛行姿態的跟蹤速度，同時采用改進的趨近律去除了控制抖振。在四旋翼飛行器姿態的滑模控制器設計中，往往是通過增大切換增益值來處理不確定，但較大的控制增益一方面易造成控制抖振，另一方面易使控制輸入飽和，引入觀測器實時估計系統不確定和外界干擾可有效解決上述問題。文獻[9]引入非線性干擾觀測器估計外界干擾，并將估計值引入滑模控制器中，提高了姿態跟蹤精度。文獻[10]將由系統不確定和外界干擾組成的復合擾動視為擴張狀態，采用擴張狀態觀測器進行估計，降低了切換增益，進而抑制了控制抖振。但文獻[9-10]中觀測器的觀測誤差均是漸近收斂的，收斂速度較慢。為此，本文設計有限時間干擾觀測器以實現對系統不確定和外界未知干擾的快速精確估計。……