一种面向四旋翼无人机的分层滑模控制方法基于扩展卡尔曼滤波器
系统与控制
2025-04-07 v1 机器人学
系统与控制
摘要
本研究引入一种新颖的方法用于控制四旋翼无人机,聚焦于分层滑模控制策略和扩展卡尔曼滤波器。首先,提出一种EKF以增强对无人机状态的鲁棒性估计,从而减轻测量噪声和外部扰动的影响。通过对无人机系统进行局部线性化,EKF可缓解卡尔曼滤波器的缺点,并降低其他非线性观测器的计算成本。随后,相较于其他相关工作在稳定性和计算成本方面,本文的HSMC框架在允许四旋翼无人机跟踪参考轨迹方面表现出优势。针对不同跟踪需求,研究了三类HSMC:聚合HSMC、增量HSMC和组合HSMC。此外,本文依据Lyapunov 稳定性原理对四旋翼无人机的稳定性进行了严格分析。最终的实验结果和比较分析表明,本文提出的方法在有效性和可行性方面均得到了验证。
引用
@article{arxiv.2504.02851,
title = {A Class of Hierarchical Sliding Mode Control based on Extended Kalman filter for Quadrotor UAVs},
author = {Van Chung Nguyen and Hung Manh La},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.02851},
year = {2025}
}