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由于复杂环境下不确定扰动及模型参数变化等因素的存在,传统线性二次调节控制器(LQR)可能导致控制对象的不稳定,提出了基于扩张状态观测器(ESO)的LQR控制策略,旨在保证控制对象在复杂环境下工作的可靠性。以四旋翼无人机Qball-X4为研究对象构建其非线性动力学模型。利用ESO能够实时估计并补偿内扰和外扰的能力改进LQR姿态控制器。通过Matlab/Simulink仿真和四旋翼无人机Qball-X4实际飞行测试验证了该算法的有效性。