景德镇学院,江西 景德镇 333000

近年来，四旋翼飞行器由于其体积小、重量轻、机械结构简单、机动性能好等诸多优点，被广泛引用于航拍、实时监控、地形勘探、救灾救援、军事侦察等任务中，发挥出不可替代的独特优势。姿态控制，作为四旋翼飞行器控制的关键技术，直接影响飞行器能否顺利完成各类任务而被重视。本文通过SDRE 控制与干扰观测器的结合，设计基于干扰观测器的鲁棒SDRE 控制律，实现对四旋翼飞行器的姿态控制，不仅能够保证飞行器性能指标的最优特性，而且具有较强的鲁棒特性。

1 系统建模

四旋翼飞行器是一个具有六自由度、四个输入的欠饱和系统。建立准确的四旋翼飞行器数学模型比较复杂。由于本文主要研究飞行器的姿态运动控制，故只建立其姿态动力学模型。

首先我们建立两个坐标系：惯性坐标系(xe,ye,ze)和机体坐标系(xb,yb,zb)，如下图1 所示。四旋翼飞行器通过三个姿态角来控制飞行器的方向，即Ω=(φ,θ,ψ)T，其中φ表示飞行器的滚转角，θ是俯仰角，ψ是偏航角，根据欧拉-拉格朗日建模原理，建立四旋翼飞行器姿态运动方程：

其中I是飞行器三轴转动惯量，表示为I=diag(Ix,Iy,Iz)，JR是转子转动惯量。wi,i=1,2,3,4 表示飞行器转子转速，M表示施加在飞行器各机体轴合力矩。由于四旋翼飞行器旋翼面积和转动惯量较小，且低速飞行，陀螺效应和阻力力矩小到忽略不计，故飞行器所受外力矩简化为：M=MR+Md+Δ (2)

式中，Δ=MG+MD表示系统未建模项。升力产生的力矩MR表示为：

式中，k表示飞行器阻力系数，b表示升力系数，l表示电机轴心到飞行器质心的距离。……