仇 翔,郑 潇,姚 奕,文 颖,张文聪

(浙江工业大学 信息工程学院,浙江 杭州 310023)

四旋翼无人机以其小巧灵活、可无人自主飞行的特点被广泛应用于各种行业工作中,例如空中监测、遥感处理和无线通信等[1-3]。四旋翼无人机在执行任务时受到最多的干扰来自于外界风力扰动,Yang等[4]、Abdul-Wahid等[5]研究了风扰环境下四旋翼无人机的主动抗干扰控制与分散反步控制,然而都不是持续性的外界扰动,缺乏准确性;Shi等[6]、Perozzi等[7]将阵风模型具体化,提出了存在阵风和执行器故障下无人机的相关控制方法,然而阵风模型是由多重正弦激励得出,与实际持续风扰动较难贴合。近年来,已有许多四旋翼无人机轨迹跟踪控制问题的研究。Javier等[8]、Cheongwoong等[9]采用非线性PID算法加以研究,然而其非线性控制增益会使得系统的抖动性增大;Tsai等[10]借助积分反步法进行研究,然而其跟踪效果很大程度取决建模误差的大小。滑模变结构控制现被广泛应用于运动控制中,Dhafer[11]提出了一种反推鲁棒滑模控制方法,虽有一定的鲁棒性,但是仍然会造成抖动,因此,Liu等[12-13]展开对高阶滑模控制器的研究,进而抑制颤振问题,然而其复杂度高且对高阶微分器有比较高的要求。随着硬件的提升,四旋翼无人机的控制方法有了更进一步的提升,Omar等[14]提出了一种非线性连续终端滑动流形和一个快速到达定律并进行了环处理器(PIL)实验,大幅提升了跟踪性能;Xu等[15]提出了基于USDE设计的滑模控制器具有精确静态跟踪性能的快速动态响应,然而这些方法多依赖于高性能的硬件基础。……