基于观测器的无人机编队自适应容错控制

来源：电子测量技术杂志2022年第17期北京时间：

作者：王海风，郑柏超，卢世堃，赖 琛

单位：1.南京信息工程大学自动化学院 南京 210044;2.江苏省大气环境与装备技术协同创新中心 南京 210044

摘要：针对多无人机编队飞行中的僚机故障问题，设计了一种基于观测器的自适应容错控制方法。首先，基于领导跟随法建立了无人机编队模型及僚机故障的编队模型，并将其划分为位置子系统与偏航角子系统。其次，基于观测器技术对位置子系统中的状态和故障进行观测，并结合观测的状态和故障信息构造状态反馈控制律；然后，基于自适应方法给出偏航角子系统的控制设计方案，并用Lyapunov理论证明系统跟踪误差最终有界收敛。通过仿真，本文算法在发生故障后对系统的完全跟踪时间和稳态误差分别比基于鲁棒故障估计的方法最大降低了76%和70.3%，并且均比传统观测器的方法明显减少较大，证明了本文算法能更好的克服偏差故障带来的不利影响，有效实现四旋翼无人机群的编队飞行。

关键词：四旋翼无人机; 僚机故障; 容错控制; 观测器; 自适应方法

基金资助：国家自然科学基金（61973169）、江苏省自然科学基金（BK20201392）、江苏高校“青蓝工程”（R2021Q04）资助