面向带未知时变不确定性的四旋翼无人机的自适应分步控制与非奇异滑模控制
系统与控制
2024-07-16 v2 机器人学
系统与控制
摘要
本文提出一种用于 underactuated 垂直起降 (VTOL) 无人机的 novel 四元数基于滑模控制系统。位置和姿态跟踪在精度和奇异性方面具有挑战。发展基于四元数的自适应分步控制 (QABC) 以解决无人机控制系统的 underactuated 问题。利用 QABC 中的虚拟控制 (辅助控制)，生成期望姿态分量和所需推力。随后，我们提出基于四元数的滑模控制 (QASMC) 以增强稳定性并缓解振荡问题。滑模面经过修改以避免奇异性，这与传统 SMC 不同。为提高控制器的鲁棒性，控制参数通过自适应法则进行更新。最后，利用拉普拉斯稳定性定理和巴巴尔塔引理保证平移和旋转动力学的渐近稳定性。最后，提供了全面的对比结果，以验证在未知时变参数不确定性和显著初始误差存在下的所提出控制器的有效性。关键词：非奇异滑模控制、自适应分步控制、单位四元数、无人机、无人机航空器、渐近稳定性、位置和姿态控制
引用
@article{arxiv.2407.07175,
title = {Adaptive Backstepping and Non-singular Sliding Mode Control for Quadrotor UAVs with Unknown Time-varying Uncertainties},
author = {Arezo Shevidi and Hashim A. Hashim},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.07175},
year = {2024}
}
备注
Proceedings of the 2024 American Control Conference (ACC), Ottawa, Canada, 2024