[发明专利]一种抗干扰无人机控制方法及系统

权利要求书

1.一种抗干扰无人机控制方法，其特征在于，所述方法包括：

构建包含干扰项的三轴旋转角度比例积分观测器；

所述包含干扰项的三轴旋转角度比例积分观测器，具体包括：

翻滚角比例积分观测器为：

俯仰角比例积分观测器为：

偏航角比例积分观测器为：

其中，分别为翻滚角、俯仰角、偏航角对时间的二阶导数，l为电机到无人机机体中心轴线的水平距离，K₁、K₂、K₃分别为X、Y、Z轴空气阻力矩系数，J_X、J_Y、J_Z为无人机机体的绕X、Y、Z轴的旋转惯量，均为控制系统非线性函数，对应的实际物理意义为三轴上的空气阻力；分别为翻滚角、俯仰角、偏航角对时间的导数，u₁，u₂，u₃为X、Y、Z轴姿态控制量，u₀为速度控制量，I_p1、I_p2、I_p3分别为X、Y、Z轴旋转角度误差比例项系数，y_θ、y_ψ分别为期望三轴姿态角度，分别为理论三轴姿态角度，I₁、I₂、I₃分别为X、Y、Z轴旋转角度误差积分项系数，分别为系统扰动项的比例项与积分项，对应的实际物理意义为在三轴上的电磁干扰和环境扰动；c₁、c₂、c₃分别为三轴角度输出转换系数；

根据所述三轴旋转角度比例积分观测器和无人机遥控油门指令值，确定用于输出姿态控制量的滑膜姿态控制器；所述姿态控制量包括三轴姿态控制量和速度控制量；

构建无人机电机提供的拉力与姿态控制量的关系函数；

获取无人机的期望三轴姿态角度；

将所述期望三轴姿态角度输入滑膜姿态控制器，获得姿态控制量；

根据姿态控制量，利用所述关系函数，获得无人机的每个电机对旋翼所要提供的拉力；

根据无人机上每个电机对旋翼所要提供的拉力，确定控制每个电机的PWM波。

2.根据权利要求1所述的抗干扰无人机控制方法，其特征在于，所述根据所述三轴旋转角度比例积分观测器和无人机遥控油门指令值，确定用于输出姿态控制量的滑膜姿态控制器，具体包括：

根据滑膜函数和三轴旋转角度比例积分观测器，确定用于输出三轴姿态控制量的滑膜姿态控制器；

根据无人机遥控油门指令值，确定用于输出速度控制量的滑膜姿态控制器。

3.根据权利要求2所述的抗干扰无人机控制方法，其特征在于，所述根据滑膜函数和三轴旋转角度比例积分观测器，确定用于输出三轴姿态控制量的滑膜姿态控制器，具体包括：

根据滑膜函数和姿态角度误差公式，确定微分滑膜函数；

结合所述微分滑膜函数和无人机系统阶跃响应滑膜控制律，确定用于输出三轴姿态控制量的滑膜姿态控制器为

其中，分别为期望翻滚角、期望俯仰角、期望偏航角对时间的二阶导数，分别为翻滚角误差、俯仰角度误差、偏航角误差对时间的导数，分别为实际翻滚角偏转角度、实际俯仰角偏转角度、实际偏航角偏转角度对时间的导数，k₁、k₂、k₃分别为滑膜姿态控制器的第一参数、第二参数、第三参数，s₁、s₂、s₃分别为第一、第二、第三滑膜控制函数，ε₁、ε₂、ε₃分别为第一、第二、第三滑膜回归控制速率，sgn()为阶跃函数。