基于有限时间观测器的四旋翼无人机积分滑模控制方法

针对四旋翼无人机存在模型参数不确定和外部干扰问题,提出了一种有限时间扩张观测器的非奇异积分滑模姿态控制方法。首先将模型参数不确定性和外部干扰视为集总干扰,建立了四旋翼无人机姿态运动学和动力学模型。其次,将集总干扰作为扩张状态,设计了有限时间扩张观测器,实现对集总干扰的精准估计,并证明了该观测器的有限时间收敛性能。然后,设计了一种快速非奇异积分滑模控制器,对集总干扰进行有效补偿,实现了对四旋翼无人机姿态在有限时间内的跟踪控制,并证明了所设计控制器的稳定性。最后进行了仿真验证,仿真结果表明,相比于自适应快速非奇异积分终端滑模控制器(AFNITSMC),所设计的滑模控制器在集总干扰存在的情况下,收敛速度提升了47.7%,姿态跟踪的均方根误差降低了27.5%,具有更快的收敛速度和更强的抗干扰性能。