Non-singular predefined time sliding mode control for quadrotor UAV with actuator fault

科学家实现四旋翼无人机在执行器故障条件下的非奇异预设时间滑模控制

莆田学院Jingxin Dou团队实现四旋翼无人机在执行器故障条件下的非奇异预设时间滑模控制。相关论文于2026年6月发表在国际学术期刊《测量与控制》上。

针对四旋翼无人机飞行过程中存在未知扰动与执行器故障的问题，研究人员设计了一种用于执行器故障条件下的非奇异预设时间滑模控制器。

首先，对执行器故障模型进行分析，并构建包含故障的四旋翼无人机动力学模型。其次，将不确定项、外部扰动以及执行器故障统一视为总扰动，并设计预设时间扰动观测器对其进行估计。该观测器能够保证在预设时间内对总扰动实现有效跟踪。

最后，研究人员设计了一种非奇异预设时间分段滑模面，并提出改进的分段指数收敛律。该滑模面避免了传统预设时间滑模面中可能出现的奇异问题，而分段指数收敛律则有效抑制了控制输入的抖振现象。基于Lyapunov理论证明了所设计观测器与控制器的稳定性。

仿真结果表明，在所提出的控制方法下，四旋翼无人机的轨迹跟踪性能能够在预设时间内实现收敛；同时在执行器故障发生期间，该方法在鲁棒性方面优于传统预设时间滑模控制和非奇异终端滑模控制。

Measurement and Control

该刊是一份经过同行评审的开放获取期刊，专注于发表有关测量和控制领域，理论与应用的研究成果。

期刊优势

影响因子：2.3

期刊分区：JCR Q3 AUTOMATION & CONTROL SYSTEMS, INSTRUMENTS & INSTRUMENTATION

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