融合U-model的四旋翼无人机自抗扰控制研究

摘要：

在四旋翼无人机轨迹跟踪控制中,由于四旋翼控制系统属于非线性、欠驱动的多输入多输出系统,采用合适的控制算法是保证控制器性能的关键.四旋翼无人机的运动状态由机侧的旋转电机控制,在实际飞行过程中,高速旋转的电机会使模型发生改变,导致输入输出之间存在滞后,降低了响应的速度和精度.为了使滞后最小化,提出了一种融合U-model的自抗扰控制算法(UADRC),可以独立于滞后模型且能够有效地消除输入和输出之间的相位延迟.基于自抗扰控制器(ADRC)原理,保留扩张状态观测器(ESO),将被控对象动态转化为纯积分器,再结合U-model结构,增加微分器,将复杂被控对象简化为"1".这种改进的自抗扰控制算法(UADRC)融合了ADRC和U-model的优点,通过闭环系统稳定性分析和仿真实验验证,证明UADRC控制器确实能够有效降低输入输出之间的滞后,提升四旋翼姿态控制响应的速度和精度.

关键词：四旋翼无人机、相位延迟、U-model、自抗扰控制

所属期刊栏目：44

分类号：TP273(自动化技术及设备)

资助基金：国家自然科学基金;北京市教委科研基金项目

在线出版日期：2023-10-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：2174-2180