核心内容摘要
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四旋翼无人机仿真simulink仿真 四旋翼自抗扰 姿态控制仿真模型 ADRC模型 提供参考文献 请看清是参考文献 matlab程序设计最近在折腾四旋翼姿态控制仿真时发现传统PID遇到强扰动直接扑街。
偶然接触到韩京清教授的自抗扰控制ADRC这玩意儿对外部扰动有天然免疫力果断用Simulink搭了个原型。
先看模型架构图1核心由跟踪微分器TD、扩张状态观测器ESO、非线性组合NLSEF三剑客组成。
重点说ESO——这货能实时估算系统总扰动连电机烧了一个都能检测出来。
在Simulink里直接用S函数实现function [sys,x0,str,ts] eso(t,x,u,flag,betal,betal2,betal
switch flag case 0 sizes simsizes; sizes.NumContStates 3; sizes.NumOutputs 3; sizes.NumInputs 2; sys simsizes(sizes); x0 zeros(3,
; str []; ts [0 0]; case 1 e x(
- u(
; sys [x(
- betal*e; x(
- betal2*fal(e,
5,
0.
u(
; -betal3*fal(e,
25,
0.
];这段代码实现了三阶ESOfal()是非线性函数参数β决定了观测带宽。
调试时发现β1取120β2取1800β3取8000时观测效果最稳。
姿态环的具体实现用Simulink封装子系统图2重点说角速度控制回路安排过渡过程用TD模块防止设定值跳变ESO输入端需要接入实际角速度和电机控制量NLSEF的非线性函数用查表方式实现避免计算负担实测时给无人机突加10N·m干扰力矩姿态角误差在
2秒内收敛图3。
对比传统PID误差持续震荡ADRC直接教做人。
不过参数整定是真头疼——建议先用粒子群算法找大致范围再手动微调。
参考文献直接上硬菜四旋翼无人机仿真simulink仿真 四旋翼自抗扰 姿态控制仿真模型 ADRC模型 提供参考文献 请看清是参考文献 matlab程序设计[1] 韩京清. 自抗扰控制技术[J]. 前沿科学, 2007[2] 四旋翼ADRC姿态控制实验研究. 控制工程, 2019[3] ADRC在无人机抗风扰中的应用. IEEE TIE, 2021代码仓库里有个Drone_ADRC.slx模型记得把求解器改成ode4步长
001s。
遇到仿真发散别慌八成是ESO带宽设太高了先砍半再慢慢调。