基于控制分配的四旋翼无人机容错超扭曲滑模控制

本研究提出了一种带控制分配系统的四旋翼飞行器容错超扭曲滑模控制器。超扭曲滑模控制是一种处理相对阶等于一的系统的鲁棒控制技术。由于其对抗不确定性和扰动的鲁棒性，我们提出了超扭曲滑模控制器，它提高了精度并减少了抖振。为应对执行器故障，开发了控制分配算法。首先，给出了四旋翼无人机（UAV）的非线性模型。然后，说明了控制器设计和执行器故障类型。控制分配算法用于在存在执行器故障的情况下优化四旋翼的轨迹跟踪性能。控制分配算法是实现容错控制的有效方法。当执行器故障被识别后，可将其建模为约束的 B 矩阵的变化。针对有和无执行器故障的情况进行了多种仿真。在正常条件下，四旋翼能准确跟踪高度、横滚、俯仰和偏航参考。在故障条件下，四旋翼能以较小误差跟踪参考。仿真证明了控制分配算法的有效性，该算法在执行器故障时使四旋翼稳定。总体而言，本文提出了一种新颖的四旋翼飞行器容错控制器设计，利用超扭曲滑模控制器和控制分配算法有效应对执行器故障。