基于NESO-LFDC的四旋翼无人机滑模姿态控制

来源：系统工程与电子技术杂志2024年第3期北京时间：

作者：桂洋, 郑柏超, 高鹏

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

摘要：针对四旋翼无人机姿态控制中存在空气动力学特性复杂, 易受干扰的特性, 提出一种基于非线性扩张状态观测器(nonlinear extended state observer, NESO)和低频干扰补偿器(low-frequency disturbance compensator, LFDC)的非奇异快速终端滑模控制方法。该方法内环设计了NESO和LFDC结合, 以获得干扰补偿值并补偿总干扰的低频分量。在外环设计了跟踪微分器和可变切换增益的非奇异快速终端滑模控制器, 用于补偿虚拟干扰估计值的误差和总干扰的高频分量。仿真结果表明, 该控制方法可以更好地估计总干扰的低频和高频分量, 减少虚拟干扰估计值的误差对四旋翼无人机姿态控制的影响, 并提升响应速度。

关键词：四旋翼无人机,姿态控制,非线性扩张状态观测器,跟踪微分器,低频干扰补偿器,非奇异快速终端滑模控制

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”项目(R2021Q04)