[发明专利]基于分数阶自抗扰的火星无人机设计方法和系统

权利要求书

1.一种基于分数阶自抗扰的火星无人机设计方法，应用于目标火星无人机；其特征在于，所述目标火星无人机为共轴双桨四旋翼火星无人机；包括：

基于分数阶PID控制器，设计分数阶自抗扰控制器；

将所述分数阶自抗扰控制器确定为所述目标火星无人机的控制器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于分数阶PID控制器，设计分数阶自抗扰控制器，包括：

基于目标传递函数设计所述分数阶PID控制器；所述目标传递函数的控制参数为分数；

基于预设跟踪微分器、所述分数阶PID控制器和预设扩张状态观测器，设计所述分数阶自抗扰控制器。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标传递函数为：

其中，G_C()为所述目标传递函数，s表示拉普拉斯算子，K_p、K_i、K_d分别为所述分数阶PID控制器的比例项系数、积分项系数和微分项系数，λ为分数阶积分算子，μ为分数阶微分算子，0λ2，0μ2，且λ≠1，μ≠1。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设跟踪微分器为二阶跟踪微分器。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设跟踪微分器的传递函数为：

其中，v为原始输入信号，y为所述预设跟踪微分器的输出，s为拉普拉斯算子，r_td为所述预设跟踪微分器的可调参数。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设扩张状态观测器为三阶系统模型；所述三阶系统模型包括：

其中，z₁和z₂分别为所述目标火星无人机的被控角度和被控角度微分的估计值，z₃为系统未知扰动估计值，e₁为所述目标火星无人机被控角度的估计误差，fal()为原点附近具有线性段的连续的函数，β₁、β₂和β₃为观测器参数，χ₁和δ为fal()函数的参数值，a₀和a₁为所述目标火星无人机的系统特征参数，为系统控制增益的估计值。

7.一种基于分数阶自抗扰的火星无人机设计系统，应用于目标火星无人机；其特征在于，所述目标火星无人机为共轴双桨四旋翼火星无人机；包括：设计模块和确定模块；其中，

所述设计模块，用于基于分数阶PID控制器，设计分数阶自抗扰控制器；

所述确定模块，用于将所述分数阶自抗扰控制器确定为所述目标火星无人机的控制器。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述设计模块，还用于：

基于目标传递函数设计所述分数阶PID控制器；所述目标传递函数的控制参数为分数；

基于预设跟踪微分器、所述分数阶PID控制器和预设扩张状态观测器，设计所述分数阶自抗扰控制器；

所述目标传递函数为：

其中，G_C()为所述目标传递函数，s表示拉普拉斯算子，K_p、K_i、K_d分别为所述分数阶PID控制器的比例项系数、积分项系数和微分项系数，λ为分数阶积分算子，μ为分数阶微分算子，0λ2，0μ2，且λ≠1，μ≠1。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至6任一项所述的方法的步骤。

10.一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其特征在于，所述程序代码使所述处理器执行所述权利要求1-6任一项所述方法。