基于扩张状态观测器的四旋翼吊挂飞行系统非线性控制

摘要：

针对一类四旋翼飞行器吊挂飞行系统的负载摆动抑制和轨迹跟踪精确控制的问题,考虑系统存在未知外界扰动和模型动态不确定的情况,提出一种基于扩张状态观测器(Extended state observer,ESO)的吊挂负载摆动抑制的非线性轨迹跟踪控制方法.将四旋翼吊挂飞行系统分解为姿态、位置和负载摆动控制三个动态子系统,分别设计非线性控制器实现欠驱动约束下的解耦控制;设计一种扩张状态观测器,用以估计和补偿四旋翼与吊挂负载耦合飞行的未知外界扰动与模型动态不确定性,并验证了闭环系统的稳定性,跟踪误差及吊挂负载摆动所有信号的一致最终有界.最后,利用Quanser公司的Qball2 飞行器进行三维空间螺旋轨迹的跟踪控制,仿真结果验证了未知干扰下基于扩张状态观测器的四旋翼吊挂飞行非线性控制的有效性和优越性,实现了四旋翼吊挂系统轨迹跟踪的精确控制和飞行过程中负载摆动的快速抑制.

关键词：四旋翼飞行器、吊挂飞行、积分反步法、扩张状态观测器

所属期刊栏目：49

分类号：TP273;TP391.9;TN956

在线出版日期：2023-08-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：1758-1770