机载三轴云台的ESO_LQR复合控制方法

林 峰，马翰廷，卢艳军

(沈阳航空航天大学 自动化学院，沈阳 110136)

多旋翼无人机目前已广泛用于航空遥感领域，将遥感相机装载在机载三轴增稳云台上可有效抑制无人机机身姿态变化带来的干扰角运动，使相机光轴在空间内保持稳定，消除图像抖动并精准跟踪目标[1]。

机载三轴增稳云台负载端的干扰主要来自无人机机身姿态变化与云台控制通道的耦合作用，这些干扰具有不确定、非线性等特点，快速抑制多源扰动是机载三轴增稳云台的控制核心[2]。三轴云台的经典控制方法多为PID控制[3]，但PID控制器在工作中无法实时整定参数，超调量与反应快速性也是无法消除的矛盾，其在复杂工况下难以快速抑制扰动保证云台系统稳定。LQR控制器的鲁棒性及快速性较PID控制器要好，但是比较依赖系统的精确模型，对不确定系统的控制能力较弱[4]。扩张状态观测器(ESO)能实时观测不确定系统的各状态，通过补偿不确定系统中的扰动将原系统变成串联积分型系统以方便控制[5]。

本文针对机载三轴增稳云台在工作时易受多源扰动的特点，及航空遥感拍摄的高精度稳定要求，提出一种ESO_LQR复合控制方法。该方法可实时估计系统的状态信息，并且可将内外扰动进行自动补偿，解决LQR对不确定系统控制能力差的问题，提高机载云台系统的控制品质。

(1)

1 机载三轴增稳云台的数学模型

机载三轴增稳云台结构如图1所示,其结构主要包括基座、外框架、中框架与内框架。……