Seguimiento de Trayectorias de UAVs Usando un Diferenciador de Seguimiento Sigmoide y un Observador de Estado Ampliado de Tiempo Finito de Ganancia Variable
Autores: Zhu, Wenxing; Wang, Lihui; Ren, Yuan; Li, Yong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Seguimiento de Trayectorias de UAVs Usando un Diferenciador de Seguimiento Sigmoide y un Observador de Estado Ampliado de Tiempo Finito de Ganancia Variable
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Control de actitud de quadrotor
Control de posición
Perturbaciones
ADRC
Seguimiento de trayectoria
Controlador de modo deslizante
Licencia
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Se considera el problema del control de actitud y posición de un quadrotor en presencia de perturbaciones generalmente agrupadas: perturbaciones externas e incertidumbre del modelo. Se propone un controlador de rechazo de perturbaciones activas mejorado (ADRC) para el seguimiento de trayectorias del quadrotor, con el fin de compensar las perturbaciones agrupadas. En primer lugar, se propone un diferenciador de seguimiento sigmoide mejorado (ISTD), que combina una función sigmoide mejorada y un atractor terminal de modo deslizante, lo que puede acelerar la tasa de convergencia global y reducir efectivamente el parpadeo. En segundo lugar, se propone un enfoque novedoso de observador de estado extendido de tiempo finito de ganancia variable (VGFESO) para estimar efectivamente las perturbaciones agrupadas, mientras que los errores de observación convergen a cero en tiempo finito. Luego, se utiliza un controlador de modo deslizante de super-torsión (STWSMC) para el control de seguimiento de la posición y actitud deseadas. Finalmente, se demuestra la convergencia de VGFESO y la estabilidad en lazo cerrado del sistema de control. Los resultados muestran que el tiempo de convergencia del esquema de control propuesto es el más corto, y el error absoluto integral del ADRC mejorado se reduce de 2.64 a 0.91. La capacidad de anti-perturbación del controlador propuesto se ilustra completamente en comparación con el ADRC y el controlador de modo deslizante terminal rápido no singular adaptativo robusto (RANFTSMC).
Descripción
Se considera el problema del control de actitud y posición de un quadrotor en presencia de perturbaciones generalmente agrupadas: perturbaciones externas e incertidumbre del modelo. Se propone un controlador de rechazo de perturbaciones activas mejorado (ADRC) para el seguimiento de trayectorias del quadrotor, con el fin de compensar las perturbaciones agrupadas. En primer lugar, se propone un diferenciador de seguimiento sigmoide mejorado (ISTD), que combina una función sigmoide mejorada y un atractor terminal de modo deslizante, lo que puede acelerar la tasa de convergencia global y reducir efectivamente el parpadeo. En segundo lugar, se propone un enfoque novedoso de observador de estado extendido de tiempo finito de ganancia variable (VGFESO) para estimar efectivamente las perturbaciones agrupadas, mientras que los errores de observación convergen a cero en tiempo finito. Luego, se utiliza un controlador de modo deslizante de super-torsión (STWSMC) para el control de seguimiento de la posición y actitud deseadas. Finalmente, se demuestra la convergencia de VGFESO y la estabilidad en lazo cerrado del sistema de control. Los resultados muestran que el tiempo de convergencia del esquema de control propuesto es el más corto, y el error absoluto integral del ADRC mejorado se reduce de 2.64 a 0.91. La capacidad de anti-perturbación del controlador propuesto se ilustra completamente en comparación con el ADRC y el controlador de modo deslizante terminal rápido no singular adaptativo robusto (RANFTSMC).