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基于反步滑模算法的无人机姿态鲁棒控制系统设计

2021-08-04肖英楠孙抒雨

计算机测量与控制 2021年7期
关键词:系统设计

肖英楠,孙抒雨

(成都理工大学 工程技术学院,四川 乐山 614000)

0 引言

在飞行环境日益复杂、飞行任务日益多样化的今天,无人机飞行系统存在着许多不确定性,其飞行动力学易受大气湍流等强烈干扰[1]。无人机是由发动机和推进器组成的小型无人机系统,结构多为十字或x形设计。通过调节马达和转子速度,可以控制无人机的姿态和高度。其结构简单,流动性好,在各领域应用广泛[2]。无人机系统由于具有非线性、强汇流、多输入多输出等复杂特性,使得控制策略设计变得十分困难,成为目前研究的热点。无人机系统的核心是姿态控制,良好的控制性能是各种控制任务顺利完成的重要保证[3]。无人机的控制模型具有很大的不确定性,易受风速等未知干扰的影响,因此建立鲁棒性强的飞行控制系统是其关键技术之一。PID控制器结构简单,设计简单,在无人机控制系统中有着广泛的应用。但 PID参数的调整往往依赖于经验选择,这需要对跟踪性能和抗干扰性能进行折衷,难以适应复杂多变的外部环境。

针对这种情况,相关学者对无人机姿态鲁棒控制系统做出了研究,并取得了一些研究成果。文献[4]提出基于零序电流中线补偿的缺相故障容错矢量控制结构,通过速度容错控制算法,采用自适应估计和鲁棒控制思想来补偿变参数扰动。实现了缺相故障运行时六相永磁同步电动机转速的高精度跟踪。该方法的并抗扰性较强,但对同步电机姿态控制的效果较差;……

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