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| Abstract: |
| In this study, we mainly focus on the attitude control problem of a quad tilt rotor aircraft with respect to unknown external disturbance. We propose a class of control methods, based on a novel logarithmic fast non-singular terminal sliding surface, a new fast reaching law and extended state disturbance observer. A logarithmic non-singular terminal sliding surface is used owing to its convergence in finite time and significant robustness. A fast reaching law with two order characteristics of the sliding mode is designed. This reaching law can be used reduce the convergence time of traditional reaching law. In addition, the extended state disturbance observer is utilized for online estimation and to compensate for system disturbance. The simulation experiment results show that the control strategy proposed in this paper outperforms the traditional non-singular fast sliding mode control. |
| Key words: tilt rotor nonsingular sliding mode control attitude control reaching law extended state disturbance observer |
| DOI：10.11916/j.issn.1005-9113.18017 |
| Clc Number:V249.121 |
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| Descriptions in Chinese: |
| 新型对数非奇异终端滑模及其在QTR无人机姿态控制上的应用 刘海波1， 王和平1，2， 孙俊磊1 (1. 西北工业大学 航空学院，西安 710072； 2. 西北工业大学 深圳研究院，广州 深圳 518057) 创新点说明：论文首先利用非奇异终端滑模有限时间内收敛和鲁棒性强的优点，设计了一种新型对数型非奇异终端滑模面。其次，针对传统趋近律收敛时间长、速度慢、抖震严重等不足，提出一种具有二阶滑模特性的新型快速趋近律。 研究目的： 针对四倾转旋翼飞行器姿态控制系统复杂非线性、强耦合、多输入多输出、存在复合干扰等特点，利用终端滑模有限时间内收敛和滑模鲁棒性强的优点，设计新型对数型非奇异终端滑模控制律，以提高四倾转旋翼飞行器姿态控制的控制精度。 研究方法： 本文提出一类基于新型对数形式的非奇异快速终端滑模面、新型趋近律及扩张状态干扰观测器的非奇异终端滑模控制方法。 研究结果： 通过与传统非奇异快速滑模控制进行比较，仿真实验结果表明，所提控制方案具有良好的控制性能。 结论： 1）本文针对四倾转旋翼无人机姿态控制问题，设计了新型对数型非奇异终端滑模面，从而加快了收敛速度； 2）采用了扩张状态观测器，对控制器进行了在线补偿，有效地抑制了复合干扰对系统的影响； 3）提出具有二阶滑模特性的新型快速趋近律，平滑无抖震地加快了系统收敛速度； 4）仿真分析验证了所提方法的有效性，具有较大的实际应用价值。 关键词：倾转旋翼；非奇异；滑模控制；姿态控制；趋近律；扩张状态；干扰观测器 |
