过驱动四旋翼飞行器实验平台姿态跟踪鲁棒控制器的设计与验证

针对过驱动四旋翼飞行器实验平台的姿态跟踪控制问题进行了研究,该平台存在未知输入扰动且角速度不可测,电机也存在死区及饱和非线性特征。首先,建立了该平台的线性受扰双积分模型。之后,设计了包含比例-积分-微分标称控制器及自适应扩张状态观测器(AESO)的姿态跟踪鲁棒控制器。其中,标称控制器用来保证标称闭环系统渐近稳定,而AESO用来估计实验平台的角速度及扰动信息,以解决无速度测量及扰动抑制问题,并且采用伪逆矩阵法解决了过驱动控制分配问题。此外,构造了辅助系统,以削弱电机死区及饱和非线性特性带来的影响。最后,通过仿真及实验验证了所提控制策略可有效解决电机死区及饱和特性带来的问题,并可同时兼顾闭环系统的瞬态超调和稳态误差性能。