ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT HỮU HẠN THỜI GIAN KẾT HỢP BACKSTEPPING DỰA TRÊN ESO CHO QUADROTOR UAV VỚI NHIỄU VÀ HIỆU SUẤT ĐẶT TRƯỚC

Đặng Ngọc Trung

doi:10.34238/tnu-jst.14230

ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT HỮU HẠN THỜI GIAN KẾT HỢP BACKSTEPPING DỰA TRÊN ESO CHO QUADROTOR UAV VỚI NHIỄU VÀ HIỆU SUẤT ĐẶT TRƯỚC

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 15/12/25 Ngày hoàn thiện: 13/04/26 Ngày đăng: 14/04/26

Các tác giả

Đặng Ngọc Trung , Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên

Tóm tắt

Bài báo này đề cập đến điều khiển bám quỹ đạo cho hệ thống quadrotor trong điều kiện có nhiễu bên ngoài và ràng buộc sai lệch bám. Như đã biết, hệ thống quadrotor, bao gồm động học vị trí và tư thế, là một hệ phi tuyến mạnh và thiếu chấp hành. Hơn nữa, sự tác động của nhiễu bên ngoài là một trong những nguyên nhân chính làm suy giảm đáng kể hiệu suất bám quỹ đạo. Để vượt qua thách thức này, một bộ quan sát trạng thái mở rộng được sử dụng cho cả hai hệ con vị trí và tư thế nhằm ước lượng và bù chính xác nhiễu bên ngoài. Tiếp theo, một bộ điều khiển dựa trên hàm hiệu suất đặt trước được thiết kế bằng phương pháp backstepping cho hệ con vị trí để đạt được cả mục tiêu bám quỹ đạo và ràng buộc sai lệch bám. Đối với vòng điều khiển tư thế, một bộ điều khiển trượt hữu hạn thời gian được phát triển để đảm bảo tính ổn định của hệ thống. Tính ổn định của hệ thống dưới bộ điều khiển được đề xuất được chứng minh dựa trên định lý ổn định Lyapunov. Cuối cùng, các kết quả mô phỏng và so sánh được cung cấp để kiểm chứng và khẳng định hiệu quả của phương pháp điều khiển được đề xuất.

Từ khóa

Thiết bị bay không người lái 4 cánh quạt; Nhiễu ngoại sinh; Mặt trượt hữu hạn thời gian; Bộ quan sát trạng thái mở rộng; Kĩ thuật cuốn chiếu

Toàn văn:

PDF (English)

Tài liệu tham khảo

[1] H. Liu et al., “Robust three-loop trajectory tracking control for quadrotors with multiple uncertainties,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 63, no. 4, pp. 2263-2274, 2016.

[2] H. Liu, Y. Wang, and J. Xi, “Completely distributed formation control for networked quadrotors under switching communication topologies,” Systems & Control Letters, vol. 147, 2021, Art. no. 104841.

[3] A. Das, K. Subbarao, and F. L. Lewis, “Dynamic inversion with zero-dynamics stabilisation for quadrotor control,” IET Control Theory & Applications, vol. 3, no. 3, pp. 303-314, 2009.

[4] M. Labbadi and M. Cherkaoui, “Robust adaptive nonsingular fast terminal sliding-mode tracking control for an uncertain quadrotor UAV subjected to disturbances,” ISA Transactions, vol. 99, pp. 290-304, 2020.

[5] Lopez-Sanchez and J. Moreno-Valenzuela, “PID control of quadrotor UAVs: A survey,” Annual Reviews in Control, vol. 56, 2023, Art. no. 100900.

[6] R. Xu and U. Ozguner, “Sliding mode control of a quadrotor helicopter,” in Proceedings of the 45th IEEE Conference on Decision and Control, IEEE, 2006, pp. 4957-4962.

[7] X. Ai and J. Yu, “Fixed-time trajectory tracking for a quadrotor with external disturbances: A flatness-based sliding mode control approach,” Aerospace Science and Technology, vol. 89, pp. 58-76, 2019.

[8] M. Labbadi and M. Cherkaoui, “Robust adaptive backstepping fast terminal sliding mode controller for uncertain quadrotor UAV,” Aerospace Science and Technology, vol. 93, 2019, Art. no. 105306.

[9] P. Tang et al., “Observer based finite-time fault tolerant quadrotor attitude control with actuator faults,” Aerospace Science and Technology, vol. 104, 2020, Art. no. 105968.

[10] H. Razmi and S. Afshinfar, “Neural network-based adaptive sliding mode control design for position and attitude control of a quadrotor UAV,” Aerospace Science and Technology, vol. 91, pp. 12-27, 2019.

[11] C. P. Bechlioulis and G. A. Rovithakis, “Adaptive control with guaranteed transient and steady state tracking error bounds for strict feedback systems,” Automatica, vol. 45, no. 2, pp. 532-538, 2009.

[12] W. Wang and C. Wen, “Adaptive actuator failure compensation control of uncertain nonlinear systems with guaranteed transient performance,” Automatica, vol. 46, no. 12, pp. 2082-2091, 2010.

[13] C. Hua, J. Chen, and Y. Li, “Leader-follower finite-time formation control of multiple quadrotors with prescribed performance,” International Journal of Systems Science, vol. 48, no. 12, pp. 2499-2508, 2017.

[14] X.-Z. Jin et al., “Robust adaptive general formation control of a class of networked quadrotor aircraft,” IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, vol. 52, no. 12, pp. 7714-7726, 2022.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.14230

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ