一种四旋翼无人机控制方法、装置、系统及存储介质

专利主权项内容

1.一种四旋翼无人机控制方法，其特征在于，包括：基于预构建的存在干扰情况的四旋翼无人机动力学模型，获取四旋翼无人机状态空间模型；基于所述四旋翼无人机状态空间模型，构建线性回归方程；基于所述线性回归方程，构建梯度下降观测器，对姿态角速度和未知扰动进行重构，获取重构后的姿态角速度和未知扰动；将重构后的姿态角速度和未知扰动输入至预构建的四旋翼无人机姿态子系统控制器，获取无角速度传感控制器，对四旋翼无人机进行无角速度传感控制；存在干扰情况的四旋翼无人机动力学模型为：
；其中，、/>、/>为滚转角、俯仰角、偏航角，/>、/>、/>为/>、/>、/>的一阶导数，/>、/>、/>为/>、、/>的二阶导数，/>为各旋翼到无人机质心的距离，/>、/>、/>为滚转角、俯仰角、偏航角对应的未知扰动，/>、/>、/>为滚转角、俯仰角、偏航角对应的阻力系数，/>、/>、/>为无人机/>、/>、/>轴的转动惯量，/>、/>、/>为滚转角、俯仰角、偏航角的控制输入量；定义四旋翼无人机状态空间的状态变量为：
；其中，、/>、/>、/>、/>、/>为四旋翼无人机状态空间的状态变量；则四旋翼无人机状态空间模型为：
；其中，、/>、/>、/>、/>、/>为/>、/>、/>、/>、/>、/>的一阶导数；基于所述四旋翼无人机状态空间模型，构建线性回归方程包括：对所述四旋翼无人机状态空间模型进行改写，获取改写后的四旋翼无人机状态空间模型为：
<其中，、/>为四旋翼无人机状态空间的状态变量，/>，/>，其中，/>为滚转角，/>为/>的一阶导数，/>、/>为/>、/>的一阶导数，/>为滚转角子系统中与/>相关的第一常量，/>，其中，/>为各旋翼到无人机质心的距离，/>为滚转角对应的阻力系数，/>为无人机/>轴的转动惯量，/>为滚转角子系统中与/>不相关的变量，/>，其中，为俯仰角的控制输入量，/>为常数，/>，/>为第一待估计参数，/>，其中，/>为滚转角对应的未知扰动，/>为滚转角子系统中与/>相关的第二常量，/>；将状态观测问题转化为参数估计问题为：
；其中，为/>的重构状态，/>为第二待估计参数，/>；对改写后的四旋翼无人机状态空间模型进行动态扩展描述为：
；其中，为状态转移矩阵，/>为第一中间变量，/>为第二中间变量，/>为原观测器增益，、/>、/>、/>为/>、/>、/>、/>的一阶导数，/>、/>、/>、/>为/>、/>、/>、/>的初始值，/>为时间；则线性回归方程为：
；其中，为可测变量，/>，/>为待估计参数向量，/>，其中，/>为虚构参数；所述梯度下降观测器为：
；其中，、/>、/>、/>为动态扩张量，/>、/>、/>、/>为滤波器参数，/>为微分算子，/>，其中，/>为时间，/>为可测变量，/>为待估计参数向量，/>，其中，/>为第二待估计参数，/>为虚构参数，/>为梯度下降观测器的输出，/>，其中，/>、/>为/>、/>的估计值，/>为第三中间变量，/>、/>、/>、/>为/>、/>、/>、/>的一阶导数，/>为原观测器增益，/>为梯度下降观测器增益，/>为/>的行列式，/>为/>的伴随矩阵，/>为/>的初始值；利用所述梯度下降观测器对姿态角速度和未知扰动进行重构，获取重构后的姿态角速度和未知扰动为：
；其中，为四旋翼无人机状态空间的状态变量，/>为/>的重构状态，/>为状态转移矩阵，/>为常数，/>，/>为第一待估计参数，/>为滚转角对应的未知扰动，/>、/>为/>、的估计值。