[發明專利]一種多旋翼無人機自抗擾補償控制方法及系統

有效

• 申請號: 201810134818.0
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108196563B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 曹鵬蕊;黃濤;劉國良;康騰
• 申請（專利權）人: 深圳禾苗通信科技有限公司
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05B13/04;G05D1/10
• 代理公司: 深圳市精英專利事務所 44242
• 代理人: 馮筠

本發明公開了一種多旋翼無人機自抗擾補償控制方法及系統，其中方法包括獲取控制對象roll通道和pitch通道的角速度和力矩控制指令；將角速度和力矩控制指令送入ESO狀態觀測器，以得到roll通道和pitch通道的擾動量估計值；將擾動量估計值作為補償量，與角速度控制內環PD的輸出結合，得到roll通道和pitch通道補償后的力矩控制指令。本發明一種多旋翼無人機自抗擾補償控制方法及系統通過ESO狀態觀測器可以得到控制對象的擾動量估計值，將擾動量估計值作為補償量，與角速度控制內環PD的輸出結合，得到roll通道和pitch通道補償后的力矩控制指令，以此來對控制對象的擾動自動進行補償，使控制對象抗擾性更強。

技術領域

本發明涉及多旋翼無人機，尤其是一種多旋翼無人機自抗擾補償控制方法及系統。

背景技術

多旋翼無人機尤其是四旋翼無人機已在軍事和民用領域廣泛應用，因其是由無線遠程遙控設備操控，且是由多個電機驅動，相對于固定翼飛行器，多旋翼無人機簡單易操作，能夠垂直起飛降落，靈活性高。隨著多旋翼無人機的廣泛應用，其應用場景也越來越復雜，因此對無人機的穩定性和抗擾性要求越來越高。

目前，多旋翼無人機普遍采用PID控制器，雖然其結構簡單，技術成熟，參數少，已整定，魯棒性好，但是其缺點是參數固定，無法自動調整參數，并且PID的積分項會增加系統的不穩定性和積分飽和現象，難已適應外界環境的變化。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種多旋翼無人機自抗擾補償控制方法及系統。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種多旋翼無人機自抗擾補償控制方法，所述方法包括：

獲取控制對象roll通道和pitch通道的角速度和力矩控制指令；

將角速度和力矩控制指令送入ESO狀態觀測器，以得到roll通道和pitch通道的擾動量估計值；

將擾動量估計值作為補償量，與角速度控制內環PD的輸出結合，得到roll通道和pitch通道補償后的力矩控制指令。

其進一步技術方案為：所述的獲取控制對象roll通道和pitch通道的角速度和力矩控制指令的步驟，具體包括以下步驟：

通過傳感器獲取控制對象roll通道和pitch通道的角度值；

通過數據采集器采集控制對象roll通道和pitch通道的力矩控制指令；

其進一步技術方案為：所述的將角速度和力矩控制指令送入ESO狀態觀測器，以得到roll通道和pitch通道的擾動量估計值步驟中，ESO狀態觀測器的數學模型為：

其中，y表示控制對象某一通道的角速度，z1表示對y的跟蹤觀測，e1表示z1與y之間的誤差，z2表示對y的擾動量估計值，β01、β02為ESO狀態觀測器調節參數,b為控制系數，u為力矩控制指令。

其進一步技術方案為：所述控制對象為無人機。

一種多旋翼無人機自抗擾補償控制系統，所述系統包括：

獲取模塊，用于獲取控制對象roll通道和pitch通道的角速度和力矩控制指令；

擾動觀測模塊，用于將角速度和力矩控制指令送入ESO狀態觀測器，以得到roll通道和pitch通道的擾動量估計值；

補償控制模塊，用于將擾動量估計值作為補償量，與角速度控制內環PD的輸出結合，得到roll通道和pitch通道補償后的力矩控制指令。

其進一步技術方案為：所述獲取模塊包括：

傳感器模塊，用于獲取控制對象roll通道和pitch通道的角度值；