53、基于观测器的滑模控制与输入约束及全驱动六旋翼无人机控制方案

基于观测器的滑模控制与输入约束及全驱动六旋翼无人机控制方案

在机械系统的控制领域，针对软执行器和全驱动六旋翼无人机的控制问题，研究人员提出了一系列创新的解决方案。下面将详细介绍这些方案的原理、设计和实验验证。

软执行器控制方案

软执行器作为机械系统的一种，其动力学可以用欧拉 - 拉格朗日（EL）方程来描述：
[M (q) \ddot{q} + C (q, \dot{q}) \dot{q} + G (q) = u + d]
其中，(q, \dot{q} \in R^{n×1}) 分别是系统的位置和速度；(M (q) \in R^{n×n})、(C (q, \dot{q}) \in R^{n×n})、(G (q) \in R^{n×1}) 分别是惯性矩阵、向心和科里奥利矩阵以及混合力矩阵；(u \in R^{n×1}) 是控制输入；(d) 表示集中系统不确定性，包括外部干扰、未建模动态和参数变化。

为了便于控制器设计，引入了以下几个重要性质：
1. 惯性矩阵性质 ：惯性矩阵 (M(q)) 是对称正定的，且满足 (\lambda_{min}(M)I \leq M(q) \leq \lambda_{max}(M)I)，其中 (I) 是具有适当维度的单位矩阵，(\lambda_{min}(\cdot)) 和 (\lambda_{max}(\cdot)) 分别是矩阵的最小和最大特征值。
2. 矩阵对称性性质 ：(\dot{M} (q) - 2C (q, \dot{q})) 是一个斜对称矩阵，对于每个 (x \in R^{n×1})，有 (x^T [\dot{M} (q) - 2