基于四元数的时间终端滑模控制的四旋翼无人机自适应背步控制
机器人学
2024-08-01 v2 系统与控制
系统与控制
摘要
本文提出了一种新颖的基于四元数的方法，用于跟踪单自由度无人机（UAV）的平移（位置和线速度）和旋转（姿态和角速度）轨迹。四旋翼无人机在精度、奇点和不确定性方面具有挑战性。基于单位四元数设计的控制器在姿态表示上无奇点，优于其他方法（如欧拉角），后者在多个姿态时无法表示车辆的姿态。提出了基于四元数的自适应背步控制（ABC）和自适应快速终端滑模控制（AFTSMC）以解决一系列具有挑战性的问题。提出了一种基于四元数的ABC，一种优越的递归方法，用于处理未知不确定性并实现UAV平移轨迹跟踪。随后，开发了基于四元数的AFTSMC，以解决参数不确定性、避免奇点并实现有限时间的快速收敛。此外，所提出的AFTSMC能够显著最小化控制信号的抖动，这是执行器失效的主要原因，并提供平滑且精确的旋转控制输入。为确保所提出方法的鲁棒性，所设计的控制算法已考虑未知时变参数不确定性和显著的初始化误差。所提出的技术与最新控制技术进行了比较。
引用
@article{arxiv.2407.01275,
title = {Quaternion-based Adaptive Backstepping Fast Terminal Sliding Mode Control for Quadrotor UAVs with Finite Time Convergence},
author = {Arezo Shevidi and Hashim A. Hashim},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.01275},
year = {2024}
}
备注
Results in Engineering