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摘要：本发明公开了扑翼飞行器基于高增益观测器的容错控制方法及装置，涉及无人飞行器控制技术领域；方法包括获得姿态和位置的数学模型、高增益观测器和非奇异快速终端滑模面，基于姿态数学模型、高增益观测器和非奇异快速终端滑模面获得基于高增益观测器的姿态容错控制器，基于位置数学模型和非奇异快速终端滑模面获得位置容错控制器并对扑翼飞行器进行姿态和位置跟踪控制，装置包括容错控制模块，其通过容错控制的步骤等，实现扑翼飞行器的姿态和位置跟踪控制稳定性好，还能加速故障后系统稳定性的恢复，设计了高增益观测器来对角速度进行估计，降低成本的同时提高了扑翼飞行器的便携性和可靠性。

主权项：1.一种扑翼飞行器基于高增益观测器的容错控制方法，其特征在于：包括容错控制的步骤，容错控制的步骤包括：获得姿态数学模型，获得位置数学模型，获得高增益观测器，获得非奇异快速终端滑模面，所述高增益观测器用于对角速度进行估计，所述非奇异快速终端滑模面包括姿态系统中的非奇异快速终端滑模面和位置系统中的非奇异快速终端滑模面；基于姿态数学模型、高增益观测器和姿态系统中的非奇异快速终端滑模面获得基于高增益观测器的姿态容错控制器；基于位置数学模型和位置系统中的非奇异快速终端滑模面获得位置容错控制器；根据基于高增益观测器的姿态容错控制器和位置容错控制器，对扑翼飞行器进行姿态和位置跟踪控制； 式15中，s为构建的姿态系统中的非奇异快速终端滑模面，zr1＝xr1-xrd,zr2＝xr2-αr分别为角度误差向量以及角速度误差向量，表示对状态角速度误差向量zr2的估计，xrd＝[xr1dxr2dxr3d]T为扑翼无人机的期望角度值，αr＝[αr1αr2αr3]T为虚拟控制输入，μ＞0，v＞0，1＜r2＜2，r1＞r2，e,f,g,h为奇数； 式16中，ur1为基于高增益观测器的姿态容错控制器，1＜r2＜2，v为正实数，s为姿态系统中的非奇异快速终端滑模面，zr1为系统角度误差向量，zr1T表示为zr1的转置，zr2为系统角速度误差向量，为对zr2的估计，增益矩阵Kr3为对角阵，表示对扑翼飞行器系统不确定性以及执行器故障的估计，是神经网络的基函数，dre为姿态系统扰动，为姿态系统扰动的上界，自适应参数表示对的估计，为基于高增益观测器的姿态容错控制器中的消去项； 式22中，st为位置系统中的非奇异快速终端滑模面，zt1＝xt1-xtd,zt2＝xt2-αt分别为位置误差向量以及速度误差向量，表示zt1对时间t的一阶导数，xtd＝[xt1dxt2dxt3d]T为扑翼无人机的期望位置，αt＝[αt1αt2αt3]T为虚拟控制输入，μ＞0，v＞0，1＜r2＜2，r1＞r2，e,f,g,h为奇数； 式23中，ut1为位置容错控制器，RIB为坐标变换矩阵，即旋转矩阵RBIqrt的逆矩阵，系统姿态状态矩阵qrt＝[θ1θ2θ3]T，θ1，θ2，θ3是身体坐标系中的三个欧拉角，分别是滚转角，俯仰角，偏航角，st为位置系统中的非奇异快速终端滑模面，zt1为系统位置误差向量，zt1T为zt1的转置，zt2为系统速度误差向量，增益矩阵Kt3为对角阵，Mtxt1为质量矩阵，μ为正实数，r1＞r2，表示zt1对时间t的一阶导数，为位置系统中非奇异快速终端滑模面导数中的趋近项，为容错位置控制器中的消去项，G为重量矩阵，αt为虚拟控制输入，为对扑翼飞行器位置子系统执行器故障的估计，为位置系统扰动的上界，自适应参数为的估计。

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百度查询： 河北科技大学 扑翼飞行器基于高增益观测器的容错控制方法及装置