基于非奇异Terminal滑模方法的四旋翼无人机姿态控制

王锐; 刘金琨

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基于非奇异Terminal滑模方法的四旋翼无人机姿态控制

首发时间：2016-06-02

王锐 ¹
王锐(1992-) ，男，硕士研究生，主要研究方向：无人机控制。
刘金琨 ¹
刘金琨(1965-) ，男，教授，博士生导师，主要研究方向：先进运动控制。

1、北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191

摘要：为了实现四旋翼无人机对给定姿态的快速跟踪，本文基于Terminal滑模控制方法设计了一种四旋翼无人机的姿态控制器。传统的欧拉角表示姿态会产生奇异现象，因此采用四元数来对姿态进行描述，避免奇异现象。在设计滑动超平面时引入非线性函数，构造Terminal滑模面，使得在滑模面上跟踪误差能够在指定有限时间内收敛到零。通过lyapunov理论证明系统的稳定性，并计算出收敛时间。仿真结果验证了算法的有效性。

关键词：四旋翼无人机姿态控制 Terminal 滑模控制

For information in English, please click here

Attitude Stabilization of Quadrotor UAV Based on Terminal Sliding Mode Control without Singularity

Wang Rui ¹
王锐(1992-) ，男，硕士研究生，主要研究方向：无人机控制。
Liu Jinkun ¹
刘金琨(1965-) ，男，教授，博士生导师，主要研究方向：先进运动控制。

1、School of Automation Science and Electrical Engineering, Beihang University (Beijing University of Aeronautics and Astronautics), Beijing 100191, People’s Republic of China

Abstract：In this paper, an attitude controller for quadrotor UAV is designed based on terminal sliding mode control method to ensure a rapid orientation tracking. Due to the existence of singularities when using the Euler angle representation, the attitude is represented by unit-quaternions to avoid the singularities. A nonlinear function is introduced to design a terminal sliding mode surface, so that the tracking error could converge to zero in finite time. Based on lyapunov theory, the stability of the closed-loop system is proved, and the convergence time is given. Simulation results show the effectiveness of the proposed control scheme.

Keywords： quadrotor UAV attitude stabilization terminal sliding mode control

基金：

1. 高等学校博士学科点专项科研基金资助（20121102110008）

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王锐，刘金琨. 基于非奇异Terminal滑模方法的四旋翼无人机姿态控制[EB/OL]. 北京：中国科技论文在线 [2016-06-02]. https://www.paper.edu.cn/releasepaper/content/201606-114.

No.4694621115251314****

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论文编号	201606-114
论文题目	基于非奇异Terminal滑模方法的四旋翼无人机姿态控制
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