SO(3)自抗扰几何控制器

任意姿态抗风

面向四旋翼无人机的全球姿态跟踪控制方案,在SO(3)上直接设计,无需欧拉角或四元数,从根本上规避姿态表示的奇异性与模糊性。

Yike, Zeng · 杨国来 · Wang, Zongfan

Journal of the Franklin Institute 2025

技术优势

规避奇异性

姿态动力学直接在SO(3)流形上建模,避免欧拉角等参数化带来的奇异性和四元数的双覆盖模糊,控制律全域有效。

任意姿态可镇定

控制律基于状态误差反馈设计,并采用高增益扩张状态观测器估计扰动,理论上保证在任意初始姿态下实现全局渐近稳定跟踪。

平滑期望输入

新设计的几何跟踪微分器生成平滑期望信号,并引入角速度反馈调节跟踪速度和峰值,避免指令突变对执行机构的冲击。

抗阵风扰动

几何高增益扩张状态观测器实时估计外部风扰,并在控制律中主动补偿,仿真显示对比传统方法扰动抑制更优。

应用场景