仪器仪表学报

作者：范云生，何智平，曹健，王国峰

单位：范云生,大连海事大学船舶电气工程学院大连116026,,何智平,大连海事大学船舶电气工程学院大连116026,,曹健,大连海事大学船舶电气工程学院大连116026,,王国峰,大连海事大学船舶电气工程学院大连116026,

关键词：四旋翼飞行器;轨迹跟踪;扩张观测器;积分型反步法

基金：国家自然科学基金（51609033）、辽宁省自然科学基金（20180520005）、中央高校基本科研业务费专项基金资金（3132019005）项目资助、大连海事大学研究生教育教学改革（YJG2019403）项目资助

针对四旋翼飞行器在复杂飞行条件下速度不可测的轨迹跟踪控制问题，考虑系统存在外界未知干扰和模型参数不确定的情况，提出了一种基于扩张观测器的轨迹跟踪控制方法。该方法设计了积分型反步法跟踪控制器，以降低系统的稳态误差，并引入了状态扩张观测器，来估计系统未知速度信息，同时对干扰和模型参数不确定因素进行实时估计并给予补偿；最后，选取李雅普诺夫函数证明了该控制系统的稳定性。以Quanser公司的Qball2四旋翼飞行器为研究对象和飞行实验平台，对所设计的控制器进行验证。实验结果表明，本文所设计的基于扩张观测器的轨迹跟踪控制器，能够有效地估计轨迹跟踪控制过程中的未知速度信息，解决外界未知干扰和模型参数不确定的问题，增强对环境的适应能力，有效提高了飞行器对未知干扰的鲁棒性和轨迹跟踪控制的精确性。

来源：2019年第10期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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