共轴八旋翼无人飞行器的偏航静态抗饱和补偿控制

来源：机器人杂志2018年第2期北京时间：

作者：彭程, 白越, 乔冠宇

摘要：设计了一种共轴八旋翼无人飞行器，与四旋翼飞行器相比，其具有更大的驱动能力、更强的带载能力和一定的冗余能力．首先，建立了飞行器的动力学模型．针对共轴八旋翼飞行器偏航运动能力比俯仰、滚转运动能力弱，偏航容易出现执行器饱和现象的问题，从实际工程出发提出了基于线性自抗扰控制器的静态抗饱和补偿器．线性自抗扰算法易于工程调节，能够实时估计与补偿外界扰动．静态抗饱和补偿器不增加系统阶次，有效抑制偏航执行器饱和．利用李亚普诺夫稳定理论证明了基于线性自抗扰控制器的静态抗饱和偏航控制系统的稳定性．最后，通过共轴八旋翼飞行器的仿真实验与原型机比较实验验证了算法的有效性与鲁棒性．原型机实验结果表明：在室内固定干扰下，执行器退出饱和的最长时间约为4 s，偏航角误差收敛到±0.085 rad；在室外变干扰下，执行器退出饱和的最长时间约为9 s，偏航角误差收敛到±0.127 rad．基于线性自抗扰控制器的静态抗饱和补偿器在外界干扰情况下能够有效地抑制执行器饱和，具有良好的偏航控制性能与强鲁棒性．

关键词：共轴八旋翼无人飞行器, 偏航运动, 执行器饱和, 线性自抗扰控制器, 静态抗饱和补偿器