面向四旋翼无人机的统一有限时滑模四元数控制
系统与控制
2025-07-29 v1 系统与控制
摘要
本文提出了一种 novel 的四旋翼无人机(UAV)有限时位置控制设计. 引入鲁棒的、有限时的、非线性反馈控制器以抵消跟踪任务中的有界扰动. 该提议控制框架在概念上不同于传统控制器, 后者采用欧拉角参数化姿态, 并遵循传统的内环-外环设计. 在标准方法中, 先计算平移控制器和相应的期望姿态, 然后基于快速姿态动力学与慢速平移动力学之间的时间尺度分离来设计姿态控制器. 相反, 提议的控制方案基于四元数, 并在姿态动力学中利用迁移 feed-forward 项, 预判较慢的平移子系统. 通过采用连续可微的滑模流形实现鲁棒性. 提议的方法保证半全局有限时稳定性, 无需时间尺度分离. 最后提供数值仿真结果以展示提议控制器的有效性.
引用
@article{arxiv.2507.20071,
title = {A Unified Finite-Time Sliding Mode Quaternion-based Tracking Control for Quadrotor UAVs without Time Scale Separation},
author = {Ali M. Ali and Hashim A. Hashim and Awantha Jayasiri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.20071},
year = {2025}
}
备注
The 2025 IEEE American Control Conference (ACC)