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中南大学学报(自然科学版)

Journal of Central South University

第46卷    第7期    总第251期    2015年7月

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文章编号:1672-7207(2015)07-2494-10
基于有限时间收敛ESO的四旋翼无人机控制
王世峰1, 2,赵党军3

(1. 华中科技大学 光学与电子信息学院,湖北 武汉,430074;
2. 湖南工业职业技术学院 电气工程系,湖南 长沙,410208;
3. 中南大学 航空航天学院,湖南 长沙,410083
)

摘 要: 将四旋翼无人机运动分解为6个相互解耦的单输入-单输出(single-input-single-output,SISO)系统,针对各SISO系统中存在的外部扰动和未建模动态提出一种有限时间收敛的扩张状态观测器(finite-time convergent extended state observer,FTCESO),从系统量测输出中重构系统状态和广义扰动。在FTCESO驱动下,基于同伦方法设计具有扰动补偿的无人机位置和姿态控制系统,有效抑制了系统不确定性、气动未建模动态、外部持续和时变扰动。

 

关键词: 四旋翼无人机;有限时间收敛;扩张状态观测器;同伦方法

Quad-rotor vehicle control based on finite-time convergent ESO
WANG Shifeng1, 2, ZHAO Dangjun3

1. School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science & Technology, Wuhan 430074, China;
2. Department of Electrical Engineering, Hunan Industry Polytechnic, Changsha 410208, China;
3. School of Astronautics and Aeronautics, Central South University, Changsha 410083, China

Abstract:The motion of a quad-rotor vehicle was decomposed into 6 decoupled single-input-single-output(SISO) systems. For disturbances and unmodeled dynamics existing in each SISO system, a finite-time convergent extended state observer (FTCESO) was proposed for the reconstruction of system states and generalized disturbances from measured output signals. Driven by FTCESOs, improved homogenous controllers with disturbance compensations for trajectory tracking and attitude stabilization were designed. Convincing simulations reveal that the proposed method can efficiently accommodate system uncertainties, unmodeled aerodynamics, sustained and time-varying external disturbances.

 

Key words: quad-rotor vehicle; finite-time convergent; extended state observer; homogeneous method

中南大学学报(自然科学版)
  ISSN 1672-7207
CN 43-1426/N
ZDXZAC
中南大学学报(英文版)
  ISSN 2095-2899
CN 43-1516/TB
JCSTFT
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