本發明涉及無人機控制，具體涉及一種預設性能的傾轉旋翼無人機固定時間滑模控制方法及系統。

背景技術：

1、傾轉旋翼無人機作為一種新型的智能飛行器，其通過傾轉機構實現旋翼朝向的變化在多旋翼模式和固定翼模式之間靈活切換，使其不僅具備垂直起降能力，還可實現快速巡航。由于傾轉旋翼無人機具有無需起飛跑道、負載能力強和高速長續航等特點，在諸如地形偵察、應急救援、物流配送、農林植保等領域具有廣闊的應用前景。然而，傾轉旋翼無人機的特殊機體結構使其具有多模態、強非線性、強氣動干擾等特性，尤其在飛行模式切換的過渡過程中，其復雜的氣動特性給飛行控制帶來了巨大挑戰。

2、目前，針對傾轉旋翼無人機的飛行控制問題已有相關研究。例如采用模型預測控制方法，但該方法計算量大、響應速度慢，且對模型精度要求高；還有的采用模糊自抗擾控制方法，雖然具有較好的魯棒性能，但收斂速度較慢，難以滿足實際應用需求；還有的采用基于神經網絡的自適應滑模控制方法，雖然控制器結構簡單、響應速度快，但其跟蹤誤差僅能實現有限時間收斂，且受初始誤差影響較大；此外，也有研究提出了預設性能魯棒控制方法，其雖然可以同時實現對穩態性能和瞬態性能的控制，但其性能邊界為指數收斂，收斂速度較慢，且對初始誤差有所限制，無法實現全局預設性能控制。

技術實現思路

1、本發明為克服上述現有技術所述無法兼顧魯棒性和收斂速度的缺陷，提供一種預設性能的傾轉旋翼無人機固定時間滑模控制方法及系統。

2、為達到上述技術效果，本發明的技術方案如下：

3、本發明提出一種預設性能的傾轉旋翼無人機固定時間滑模控制方法，包括以下步驟：

4、構建傾轉旋翼無人機的運動模型；基于預設性能函數構建轉換誤差；結合自適應增益設計固定時間非奇異終端滑模面；

5、基于運動模型，將所述控制模型與所述非奇異終端滑模面相融合并構建控制律，基于所述控制律控制傾轉旋翼無人機。

6、本發明還提出一種預設性能的傾轉旋翼無人機固定時間滑模控制系統，包括：

7、控制律求解模塊：其上搭載傾轉旋翼無人機的運動模型；基于預設性能的控制模型和非奇異終端滑模面；基于運動模型，將所述控制模型與所述非奇異終端滑模面相融合并求解控制律；

8、無人機控制模塊：基于所述控制律控制傾轉旋翼無人機。

9、與現有技術相比，本發明的有益效果：

10、本發明提出了一種預設性能的傾轉旋翼無人機固定時間滑模控制方法及系統，設計基于滑模面的控制率能夠在固定時間內實現系統收斂，相較于傳統的指數收斂和有限時間收斂，更適合飛行狀態快速變化的無人機系統需求。其中，通過設計非奇異的滑模面，克服了傳統固定時間滑模控制中存在的奇異性問題，無需額外引入輔助函數，簡化了控制器結構。此外，采用的預設性能函數可以確保無人機在固定時間內達到穩態范圍，實現了全局的預設性能控制，并通過將滑模面與預設性能控制策略有機結合，為傾轉旋翼無人機提供了一種高效、精準的飛行控制解決方案。

技術特征：

1.一種預設性能的傾轉旋翼無人機固定時間滑模控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種預設性能的傾轉旋翼無人機固定時間滑模控制方法，其特征在于，所述構建傾轉旋翼無人機的數學模型的步驟包括：

3.根據權利要求2所述的一種預設性能的傾轉旋翼無人機固定時間滑模控制方法，其特征在于，所述構建無人機的位置環模型的步驟包括：

4.根據權利要求2所述的一種預設性能的傾轉旋翼無人機固定時間滑模控制方法，其特征在于，所述構建無人機的姿態環模型的步驟包括：

5.根據權利要求2所述的一種預設性能的傾轉旋翼無人機固定時間滑模控制方法，其特征在于，所述基于預設性能函數構建轉換誤差的步驟包括：

6.根據權利要求5所述的一種預設性能的傾轉旋翼無人機固定時間滑模控制方法，其特征在于，所述結合自適應增益設計固定時間滑模面的步驟包括：

7.根據權利要求6所述的一種預設性能的傾轉旋翼無人機固定時間滑模控制方法，其特征在于，所述構建控制律的步驟包括：

8.一種預設性能的傾轉旋翼無人機固定時間滑模控制系統，應用于權利要求1～7任一項所述的預設性能的傾轉旋翼無人機固定時間滑模控制方法，其特征在于，所述系統包括：

9.一種電子設備，包括存儲器、處理器以及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序時實現如權利要求1-7中任一項所述的預設性能的傾轉旋翼無人機固定時間滑模控制方法。

10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1-7中任一項所述的預設性能的傾轉旋翼無人機固定時間滑模控制方法。

技術總結
本發明涉及無人機控制技術領域，提出一種預設性能的傾轉旋翼無人機固定時間滑模控制方法及系統，包括：構建傾轉旋翼無人機的運動模型；基于預設性能函數構建轉換誤差；結合自適應增益設計固定時間非奇異終端滑模面；基于運動模型，將所述控制模型與所述非奇異終端滑模面相融合并構建控制律，基于所述控制律控制傾轉旋翼無人機。本發明解決了現有技術中存在的奇異問題，同時加快了收斂速度。

技術研發人員：李攀碩,羅勵為,袁禮,魯仁全,蔡倩倩
受保護的技術使用者：廣東工業大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24