【Paper】2013_Attitude and Altitude Controller Design for Quad-Rotor Type MAVs

2013_Attitude and Altitude Controller Design for Quad-Rotor Type MAVs

文章目录

• ​​1. Introduction​​
• ​​2. Controlled object​​
• ​​3. Attitude modeling and controller design​​

• ​​3.1 Attitude modeling​​
• ​​3.2 MRSMC controller design​​

• ​​3.2.1 Design of the reference model​​
• ​​3.2.2 Design of the SMC control loop​​

• ​​5. Experiments and experimental results​​

• ​​5.1 Attitude experiments​​
• ​​5.2 Altitude experiments​​

1. Introduction

2. Controlled object

3. Attitude modeling and controller design

3.1 Attitude modeling

其中
表示转矩向量
表示转动惯量

其中
表示控制输入
表示系统内部参数

其中
表示重力加速度
表示测量的加速度

其中
表示空气阻力系数

因此，由姿态角到动态加速度的传递函数为

其中
表示角加速度
表示角速度
表示角度
表示动态加速度
表示角速度

3.2 MRSMC controller design

3.2.1 Design of the reference model

其中

令 ，有

使得系统满足如下条件：

那么有

为了保证输出 追踪到 ，即 ，直流增益参数调整为 1。
当时间趋于无穷时，最终方程为：

此时的输出 为

于是 同时 有

本文中参数选择为
，
，
。

3.2.2 Design of the SMC control loop

其中

切换函数 选择为

5. Experiments and experimental results

5.1 Attitude experiments

5.2 Altitude experiments