有限时间主动干扰排斥控制方案用于四旋翼的态度跟踪

科学领域:

• 机器人和控制系统 机器人和控制系统
• 航空航天工程 航空航天工程

背景情况:

• 四旋翼的姿态控制对于稳定的飞行和任务的成功至关重要.
• 现有的控制方法经常与内部不确定性和外部干扰作斗争,限制性能.
• 在不同的条件下实现快速,精确的态度跟踪仍然是一个挑战.

研究的目的:

• 开发一个强大的有限时间主动干扰排斥控制 (FADRC) 框架,用于四旋翼态度跟踪.
• 为了提高跟踪速度,减少错误,并提高干扰拒绝能力.
• 引入一个简化但有效的跟踪区分器和非线性扩展状态观察器.

主要方法:

• 一个双循环的FADRC框架,配有级联式的内部和外部循环,用于态度和角度速度控制.
• 两个非线性扩展状态观察员 (NESO) 进行总干扰的积极估计和补偿.
• 一个新的跟踪差分器 (TD) 具有简单的配置,用于平滑的角速度生成.
• 一个非线性控制定律和一个有限时间控制器,用于抗扰和快速融合.
• 对于收和稳定性的严格证明,用利亚普诺夫的方法.

主要成果:

• 拟议的FADRC框架展示了精确的态度跟踪与更快的响应时间.
• 观察到显著减少的跟踪错误和优越的干扰排斥能力.
• 模拟和实验结果验证了控制方案的有效性和稳定性.
• 新型的TD和NESO有助于提高实际适用性和性能.

结论:

• 有限时间主动干扰排斥控制框架在四旋翼态度跟踪方面取得了重大进展.
• 与现有方法相比,拟议的方法提供了更好的稳定性,速度和准确性.
• 这种控制策略非常适合要求高性能空中机器人控制的应用.