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收稿日期：2017-03-20修回日期：2017-05-14基金项目：“2110”学科建设基金资助项目作者简介：万慧（1991-），女，河北秦皇岛人，硕士研究生。
研究方向：自抗扰控制，四旋翼飞行器姿态控制。
*摘要：针对四旋翼无人机姿态控制品质要求较高这一问题，运用自抗扰控制（ADRC ）和线性自抗扰控制（LADRC ）理论，分别探讨了基于ADRC 和LADRC 的四旋翼姿态控制方法，对两种控制方法的控制性能从理论上进行了比较，指出两种设计方法的优缺点。
仿真结果表明：基于两种方法设计的四旋翼姿态控制器均具有较短的调节时间、较强的鲁棒性和抗干扰性；线性自抗扰控制器待整定参数较少，更便于实际应用，自抗扰控制器对初始状态误差不敏感，响应速度更快。
关键词：四旋翼飞行器，姿态控制，自抗扰控制器，线性自抗扰控制器，性能比较中图分类号：V212.4文献标识码：ADOI ：10.3969/j.issn.1002-0640.2018.03.033四旋翼两种姿态控制方法及性能比较*万慧1，齐晓慧1，董海瑞1，朱子薇2，孟丽洁2（1.陆军工程大学石家庄校区，石家庄050003；2.北方自动控制技术研究所，太原030006）Two Kinds of Attitude Control and Comparison ofTheir Performance for Quadrotor AircraftWAN Hui 1，QI Xiao-hui 1，DONG Hai-rui 1，ZHU Zi-wei 2，MENG Li-jie 2（1.Shijiazhuang Campus of the Army Engineering University ，Shijiazhuang 050003China ；2.North Automatic Control Technology Insitute ，Taiyuan 030006，China ）Abstract ：Considering the high qualities required by quadrotor attitude control ，the activedisturbance rejection control （ADRC ）and the linear active disturbance rejection control （LADRC ）are introduce in this paper.The attitude control for quadrotor aircraft based on ADRC or LADRC is discussed respectively.Analysis and comparison are given in theory ，and the advantages and disadvantages of each controller are pointed out.The simulation results show that both controllers have a short settling time ，strong robustness and anti -disturbance performance ；the number of tuning parameters of LADRC is less than that of ADRC ，making LADRC more convenient to be applied to engineering projects ，while ADRC is insensitive to initial state errors and has a quicker response.Key words ：quadrotor aircraft ，attitude control ，active disturbance rejection control ，linear active disturbance rejection control ，performance comparison0引言近年来，四旋翼飞行器因其能够垂直起降，对起飞着陆场地要求低、定点悬停等优势成为航空领域的研究热点之一［1］。
四旋翼无人机姿态角控制系统设计
李果;冯晓明;陈浩
【期刊名称】《北京信息科技大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2018(033)001
【摘要】提出了一种基于遗传优化的自抗扰非奇异快速终端滑模控制算法,解决四旋翼的姿态角控制系统问题.运用滑模控制的思想构造滑模面,引入终端滑模策略,将滑模面改造成非线性结构,利用指数函数的特点使得终端滑模非奇异,并且更快收敛.通过运用自抗扰控制思想加强系统对于内外扰动的抗干扰稳定性.利用遗传算法,进化控制器的参数至最佳控制指标组合的值.仿真和实验结果证明提出的控制系统正确可行,既具备滑模控制的鲁棒性又吸取了自抗扰控制对于内外部扰动稳定的优点,同时能够对控制器的参数进行迭代进化.
【总页数】9页(P1-9)
【作者】李果;冯晓明;陈浩
【作者单位】北京科技大学自动化学院,北京100083;北京科技大学自动化学院,北京100083;北京科技大学自动化学院,北京100083
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.四旋翼无人机姿态角回路稳定性控制仿真 [J], 江卉
2.基于GD-FNN的四旋翼无人机姿态控制系统设计 [J], 潘捷; 牛萍娟; 张伟龙; 韩
抒真; 毛润
3.基于改进ADRC的四旋翼无人机抗干扰姿态控制系统设计 [J], 余小燕;孙宪坤;熊玉洁;胡清礼;陈善鹏
4.基于混合滤波的四旋翼无人机抗干扰姿态控制系统设计 [J], 黄智;张建强;苏润丛
5.基于EtherCAT总线的模型姿态角控制系统设计 [J], 张威
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Vol. 27 No. 12Dec. 2020第27卷第12期2020年12月电光与控制Electronics Optics & Control引用格式:余小燕，孙宪坤,熊玉洁，等•基于改进ADRC 的四旋翼无人机抗干扰姿态控制系统设计[J].电光与控制,2020,27( 12) ：78-83.YUX Y, SUN X K, XIONG Y J, et al. Anti-interference design of UAV's attitude control system based on improved ADRC [ J ]. Electronics Optics & Control, 2020, 27(12)：78-83.基于改进ADRC 的四旋翼无人机抗干扰姿态控制系统设计余小燕-孙宪坤-熊玉洁I,胡清礼S 陈善鹏I(1.上海工程技术大学电子电气工程学院，上海201600 ； 2.厦门理工学院计算机与信息工程学院，福建厦门361024) 摘要：四旋翼无人机空气动力学特性复杂，易受干扰，从而影响对无人机的稳定控制。
为提高无人机姿态控制系统 的抗干扰性，设计了 一个基于改进自抗扰控制的四旋翼姿态控制系统。
将全局快速终端滑模控制技术与传统自抗扰 控制技术结合，利用全局快速终端滑模控制技术优化自抗扰控制系统中非线性误差反馈控制律的功能，对自抗扰控制系统进行重新设计，并使用Lyapunov 理论证明该控制系统的稳定性。
仿真实验结果表明改进的自抗扰控制系统在姿态控制中有着更快的响应速度、更强的抗干扰能力。
关键词：无人机姿态控制；自抗扰控制；全局快速终端滑模；非线性误差反馈控制律 中图分类号：TP391文献标志码：A doi ： 10.3969/j. issn. 1671 -637X.2020.12.017Anti-interference Design of UAV's Attitude ControlSystem Based on Improved ADRCYU Xiaoyan 1, SUN Xiankun 1, XIONG Yujie 1, HU Qingli 2, CHEN Shanpeng 1(1. School of Electronic and Electrical Engineering, Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201600, China ；2. School of Computer and Information Engineering, Xiamen University o£ Technology, Xiamen 361024, China)Abstract : The quadrotor UAV has complex aerodynamic characteristics and is prone to be interfered, whichwill gready affect the stability of the UAV. In order to enhance the anti -interference ability of the UAV'sattitude control system, an attitude control system is designed based on the improved Active DisturbanceRejection Control ( ADRC ). The proposed method combines the traditional ADRC technology w 让h the global fast terminal sliding mode control technology, which is used to optimize the feedback control law of thenonlinear state error in the ADRC system. In addition, the ADRC system is redesigned, and its stability isproved by using Lyapunov theory ・ Experimental results show that the improved ADRC system has faster response speed and stronger anti-interference ability in atlitude control.Key words : UAV attitude control ； ADRC ； global fast terminal sliding mode ； feedback control law ofnonlinear state error0引言四旋翼无人机因具有垂直起飞和降落、悬停等特点,在测绘、农业以及运输等领域得到广泛应用⑴。
西北工业大学明德学院本科毕业设计论文毕业设计（论文）外文文献翻译题目：四旋翼无人机位置和姿态跟踪控制系别专业班级学生姓名学号指导教师四旋翼无人机位置和姿态跟踪控制摘要: 一个综合控制方法是提出要执行的位置和姿态跟踪小型四旋翼的动力学模型无人机（UAV），那里的动力学模型是欠驱动控制，高度耦合非线性的。
首先，动力学模型分为全面启动子系统和欠驱动子系统；其次，全面启动子系统的控制器通过一种新的强大的终端滑模控制（台积电）的算法，这是用来保证所有状态变量在短时间内收敛到自己想要的值，收敛时间是如此之小，状态变量担任时间不变量的欠驱动子系统，另外，在欠驱动子系统的控制器通过滑模控制（SMC）设计。
此外，该子系统的稳定性都证明了Lyapunov理论；最后，为了证明所提出的控制方法的鲁棒性，空气动力学的力和力矩，并作为外部扰动空气阻力考虑在内，得到的仿真结果表明，合成控制方法的立场和态度方面都有不错的表现当遇到外部干扰跟踪。
关键词：四旋翼无人机，欠驱动，新颖的鲁棒台积电，SMC，综合控制1.介绍四旋翼无人飞行器（UAV）正被用于一些典型的任务，如搜索和救援任务，监督，检查，测绘，航空摄影和法律的强制执行。
考虑到旋翼的动力学模型是一个欠驱动，高度耦合的和非线性的系统，很多控制策略，已经开发了一类相似的系统。
其中，滑模控制，这已引起研究人员的瞩目，一直是一个有用的和有效的控制算法，处理系统具有较大不确定性，随时间变化的特性，非线性和有界外部干扰。
该方法是基于定义指数稳定的滑动面作为机能缺失跟踪误差sandusing李亚普诺夫理论的，保证所有的状态轨迹在有限时间到达这些表面，另外，这些表面是渐近稳定，状态轨迹滑动沿着这些表面，直到他们到达原点。
但是，为了获得快速跟踪误差收敛，期望的极点必须远离原点选择上的左半部分s平面，同时，这将反过来增加了控制器的增益，这是不可取的考虑，在实际系统中的致动器饱和。
与非取代了传统的线性滑动面线性终端滑动面，更快的跟踪误差收敛是获得通过终端滑模控制，终端的滑动模式已被证明是有效的，用于提供更快收敛比围绕平衡点的线性超平面型滑模。
四旋翼无人飞行器ADRC-GPC控制陈增强;李毅;孙明玮;张青;孙青林【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2016(048)009【摘要】Aiming to the attitude control system of quad⁃rotor unmanned aerial vehicles, advanced control scheme should be studied to obtain the satisfied performance. A novel active disturbance rejection generalized predictive control ( ADRC⁃GPC) is presented by combining the technique of active disturbance rejection control ( ADRC) and generalized predictive control ( GPC) . The extended state observer ( ESO) of active disturbance rejection control is employed to estimate and compensate the existing uncertainties and disturbance of the nonlinear dynamics systems, such that an integrator form can be obtained to serve as the model for GPC design. By using this scheme, the step response coefficient matrix can be derived analytically and the computational complexity can be substantially reduced. The experiment results show that the designed ADRC-GPC scheme can be applied in the real⁃time control for the attitude system of the quad⁃rotor unmanned aerial vehicle ( UAV) , it can not only meet the need of control accuracy and rapidity, but also have strong disturbance rejection ability and stability. Therefore, the proposed active disturbance rejection generalized predictive control scheme can be used to controlunder⁃actuated nonlinear multivariable plants effectively.%针对四旋翼无人飞行器的姿态控制系统，需要研究先进控制策略来达到满意的性能。
四旋翼无人机控制原理
四旋翼无人机的控制原理主要包括飞行姿态控制和飞行路径控制两个方面。
一、飞行姿态控制：
飞行姿态控制是指控制无人机在空中的姿态，即俯仰、横滚和偏航角。
实现飞行姿态控制主要依靠四个电动机的转速控制。
1. 俯仰控制：通过控制前后电机的转速差异，可以使无人机产生前倾或后倾的倾斜角度，从而实现俯仰控制。
2. 横滚控制：通过控制左右电机的转速差异，可以使无人机产生左倾或右倾的倾斜角度，从而实现横滚控制。
3. 偏航控制：通过控制相对的对角电机的转速差异，可以使无人机产生旋转运动，从而实现偏航控制。
二、飞行路径控制：
飞行路径控制是指控制无人机在空中的飞行方向和高度。
实现飞行路径控制主要通过控制电机的总体转速和倾斜角度。
1. 高度控制：通过调整电机总体转速，可以控制无人机的升降运动，从而实现高度控制。
2. 方向控制：通过控制四个电机的总体倾斜角度，可以使无人机向前、向后、向左或向右移动，从而实现方向控制。
同时，四旋翼无人机的控制还需要借助惯性测量单元（IMU）和飞行控制系统（FC）来实时采集和处理飞行姿态和飞行路径的数据，从而实现精准的控制。
总的来说，四旋翼无人机的控制原理是通过控制电机的转速和倾斜角度，实现飞行姿态和飞行路径的控制。
同时，借助惯性测量单元和飞行控制系统来实时采集和处理数据，提高飞行的稳定性和精度。
Vol. 43,N o.4 A pr,2018火力与指挥控制Fire Control&Command Control第43卷第4期2018年4月文章编号：1002-0640( 2018 )04-0048-04基于LADRC的四旋翼姿态解耦控制方法万慧、齐晓慧\朱子薇2,张莹2,孟丽洁2(1.陆军工程大学石家庄校区,石家庄050003;.北方自动控制技术研究所，太原030006)摘要:针对基于自抗扰控制技术(ADRC)构建的小型四旋翼飞行器非线性姿态控制器，存在设计复杂、整定参数多、工程实现困难的问题,提出了一种基于线性自抗扰控制器(LADRC)的四旋翼飞行器姿态解耦控制方法。
建立了四旋翼飞行器姿态的非线性耦合数学模型，引人LADRC，阐述了其对多变量系统的解耦抗扰控制原理及参数整定方法，并对四旋翼飞行器的姿态耦合数学模型进行了解耦;采用二阶LA D R C建立了飞行器姿态控制回路，根据飞行器姿态控制中过渡时间的要求对控制器参数进行了整定;最后进行了仿真分析，结果表明，该姿态控制算法不依赖于精确的数学模型，具有较强的鲁棒性和抗干扰性，且仅需对一个参数进行整定,降低了工程应用难度，具有较强的实际应用价值。
关键词:小型四旋翼飞行器，线性自抗扰控制器,姿态控制方法，解耦控制，参数整定中图分类号：V212.4;TJ85 文献标识码：A D O I：10.3969/j.issn.1002-0640.2018.04.011Attitude Decoupling Control for Quadrotor Aircraft Based onLinear Active Disturbance Rejection Control TechniqueW A N H u i',Q I X ia o-h u i',Z H U Z i-w e i2,Z H A N G Y in g2,M E N G L i-jie2(1.Army Engineering University,Shijiazhuang050003,China；2.North Automatic Control Technology Insitute,Taiyuan030006, China)Abstract:A n a ttitu d e d e c o u p lin g c o n tro lle r based on lin e a r active d is tu rb a n c e re je c tio n c o n tro l (L A D R C)is designed fo r sm all q u a d ro to r a irc ra ft,c o n s id e rin g the problem s e x is tin g in the c o n tro lle r based on active d is tu rb a n c e re je c tio n c o n tro l(A D R C),such as c o m p lic a te d design and param eters tu n in g,d iffic u ltie s in p ro je c t im p le m e n ta tio n.F ir s t,the n o n lin e a r and co u p le m od el o f sm all q u a d ro to ra irc ra ft are e s tab lis h e d,L A D R C is in tro d uc e d,de s c rib in g the p rin c ip le s of its a b ility o f d e c o u p lin gre je c tio n c o n tro l fo r m u ltip le-in p u t and m u ltip le-O u tp u t(M IM O)system and tu n in g m e th o d,the n the m od el is d e c o u p le d.A fte r th a t,the a ttitu d e c o n tro lle r based on s e c o n d-o rd e r L A D R C is designed and param eters is tu rn e d a c co rd in g to the desire d s e ttlin g tim e.F in a lly,s im u la tio n test the design is ca rrie d o u t.The s im u la tio n resu lts in d ic a te th a t the designed c o n tro lle r has strong robustness and a n ti-d istu rb a n ce p e rfo rm a n c e,and d o e s n'need accurate m od els.A ls o,the re is o n ly one pa ram eter needstu n in g in th is c o n tro lle r,w h ic h m akes the design easy to be re a liz e d.The c o n tro lle r shows great value in e n g in e e rin g.Key words：sm all q u a d ro to r a irc ra ft,lin e a r a ctive d istu rb a n ce re je c tio n c o n tro lle r,a ttitu d e c o n tro l,d e c o u p lin g c o n tro l,param eters tu n in g0引言小型四旋翼飞行器因其具有垂直起降，空中悬 *停等优势，逐步成为航空界研究的新热点[1]。
四旋翼两种姿态控制方法及性能比较
万慧;齐晓慧;董海瑞;朱子薇;孟丽洁
【期刊名称】《火力与指挥控制》
【年(卷),期】2018(043)003
【摘要】针对四旋翼无人机姿态控制品质要求较高这一问题,运用自抗扰控制(ADRC)和线性自抗扰控制(LADRC)理论,分别探讨了基于ADRC和LADRC的四旋翼姿态控制方法,对两种控制方法的控制性能从理论上进行了比较,指出两种设计方法的优缺点.仿真结果表明:基于两种方法设计的四旋翼姿态控制器均具有较短的调节时间、较强的鲁棒性和抗干扰性;线性自抗扰控制器待整定参数较少,更便于实际应用,自抗扰控制器对初始状态误差不敏感,响应速度更快.
【总页数】5页(P151-155)
【作者】万慧;齐晓慧;董海瑞;朱子薇;孟丽洁
【作者单位】陆军工程大学石家庄校区,石家庄050003;陆军工程大学石家庄校区,石家庄050003;陆军工程大学石家庄校区,石家庄050003;北方自动控制技术研究所,太原030006;北方自动控制技术研究所,太原030006
【正文语种】中文
【中图分类】V212.4
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1.基于自抗扰技术的四旋翼姿态解耦控制方法 [J], 李杰;齐晓慧;韩帅涛
2.基于LADRC的四旋翼姿态解耦控制方法 [J], 万慧;齐晓慧;朱子薇;张莹;孟丽洁
3.基于SADRC的四旋翼飞行器姿态解耦控制方法 [J], 万慧;齐晓慧;李杰;朱子薇;孟丽洁;杨森
4.四旋翼飞行器姿态控制方法研究 [J], 刘慧博;彭亮;赵旭
5.基于模糊PID的四旋翼无人机飞行姿态控制方法研究 [J], 辛瑞昊;陈敏诗;王甜甜;孙凯;冯欣
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