无人直升机的预定义时间跟踪控制:一种基于时变增益扰动观测器的方法
郝传敏1
曹腾1
郭宝弟1
王玉洁1
杨少华2
1.曲阜师范大学 网络空间安全学院,山东 曲阜 2731652.曲阜师范大学 工学院,山东 曲阜 273165
摘要：针对时变扰动环境下无人直升机的轨迹跟踪问题,提出了一种预定义时间跟踪控制方案.旨在突破现有有限时间(Finite-Time)控制对初始状态的依赖性以及固定时间(Fixed-Time)控制收敛时间上界估计保守的局限,引入预定义时间理论,实现了仅需单一控制参数即可精准预设系统收敛时间的目标,且无需复杂的参数整定.首先,构建无人直升机非线性动力学模型,并设计时变增益扰动观测器以对未知时变扰动进行估计.其次,基于观测补偿机制,提出一种基于滑模的预定义时间控制器,确保直升机姿态与高度在预设的时间窗口内严格收敛至期望轨迹,该过程完全独立于系统初始状态.基于Lyapunov稳定性理论的严格分析证实了闭环系统的预定义时间收敛特性.最后,对比仿真实验表明,该策略在收敛时间的可控性、跟踪误差抑制及稳态鲁棒性方面均显著优于现有控制方法.
关键词：无人直升机扰动观测器预定义时间控制滑模控制跟踪控制
分类号：V275.1(各类型航空器)V249.1(航空仪表、航空设备、飞行控制与导航)
资助基金：国家自然科学基金(62303264)山东省自然科学基金(ZR2022QF021)
论文发表日期：2026-06-25
在线出版日期：2026-08-28（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 317-327,373 )
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