四旋翼无人机的几何L1自适应姿态控制
最优化与控制
2020-03-13 v2
摘要
本文研究了在存在未知扰动和模型不确定性的情况下，基于SO(3)的四旋翼无人机姿态控制问题。使用欧拉角/四元数的无人机L1自适应控制已被证明在存在扰动和不确定性时具有鲁棒性和精确的姿态跟踪能力。然而，众所周知，使用欧拉角表示的动力学模型和控制器容易出现奇异性，且通常吸引域较小，而四元数表示则存在退绕现象。为避免此类复杂性，我们提出了一种几何L1自适应控制律来估计不确定性。采用模型参考自适应控制方法，姿态误差定义在流形上的四旋翼模型与参考模型之间。直接在SO(3)上开发了四旋翼和参考模型的控制律，以在抑制不确定性的同时跟踪期望轨迹。使用基于控制李雅普诺夫函数的分析来证明姿态误差的指数输入-状态稳定性。通过数值仿真验证了所提出的L1自适应控制器。初步实验结果显示了几何PD控制器与几何L1自适应控制器的对比。在Autel X-star四旋翼上对所提出的控制器进行了实验验证。
引用
@article{arxiv.1910.07730,
title = {Geometric L1 Adaptive Attitude Control for a Quadrotor Unmanned Aerial Vehicle},
author = {Prasanth Kotaru and Ryan Edmonson and Koushil Sreenath},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.07730},
year = {2020}
}