摘要：无人机可以在狭小空间内垂直起降，同时还具有低速飞行和定点悬停特点，由于机身质量比较轻、结构较小、易于操作，所以目前被许多领域广泛应用。但是在实际应用过程中，很容易受到外界因素的影响，所以如何对其进行控制受到了广泛关注。

关键词：终端滑模；飞行器姿态；有限时间；控制

随着时代的不断发展，无人机应用越来越广泛了，由于无人机的飞行时间较长，所以进行姿态控制具有非常重要的意义。随着控制理论的不断发展，很大程度地提升了无人机的控制技术，而且也具有很高的实用价值。由于无人机在执行任务过程中具有一定复杂性，所以要求飞行器具有良好的飞行性能，才能有效地提升抗干扰性。

1外界干扰下的有限时间终端滑膜控制

对无人机控制主要是对位置和姿态进行跟踪控制，在具体操作中位置方向运动变化，主要是通过姿态调整来实现，同时位置运行也会影响飞行器姿态变化，所以这两者之间是互相影响的。

1.1运动方式

首先，是垂直运动方式。无人机上有正旋翼和反旋翼，当旋翼转速相同时会产生升力，当升力大于无人机重力时，飞行器就会垂直向上飞行。当电机输出功率减小时，产生的升力就会小于无人机重力，这时就会垂直下降，直到飞行器平衡落地，在这个过程中实现了垂直运行。其次，是俯仰运动方式。当电机转速上升时，为了不改变整机扭矩和总拉力，应当确保旋翼转速改变量相等，从而实现俯仰运动。再次，是滚转运动方式。改变电机转速时，应当确保部分电机转速不变，这样才可以实现飞行器滚转运行。最后，是偏航运动方式。通过增大部分电机转速，确保另外一部分电机转速变小或者保持不变，在这样的情况下飞行器会顺时针改变航向，相反就会逆时针改变航向。

1.2有限时间姿态控制器分析

在进行位置系统设计是，应当充分考虑外界干扰，然后将干扰观测器和终端滑膜控制结合，这样才能设计出控制器，并且实现系统能够在有限时间内收敛到邻域中，从而实现误差估计和有限时间收敛为零，这样才能确保系统和有限时间稳定。

1.3终端滑膜控制器的稳定性分析

首先，是姿态稳定性。在设计控制器时，应当结合干扰观测器情况，这样才能确保滚转角系统根据误差在有限时间内收敛到零的状态，并且确保俯仰角和偏航角在有限时间内稳定，才能实现姿态系统有限时间稳定。其次，位置稳定性。高度子系统的稳定性，应当结合有限时间干扰观测器情况，这样才能确保跟踪误差在有限时间内收敛到零。

在外界因素的干扰下，应当注重飞行器的跟踪控制问题，因此设计有限时间和终端滑膜控制时，要充分地利于动力学和运动学原理，然后将模型分解成为姿态子系统和位置子系统，之后结合有限时间干扰观测器和终端滑膜控制器情况来提升稳定性。因此控制策略可以在外界干扰的情况下，会确保飞行器姿态和位置的稳定，从而有效地进行跟踪控制。今年来由于无人机的特殊性能，所以在许多领域中广泛影响，在具体应用过程中，控制系统的稳定性对飞行器执行任务有着重要影响。执行器是无人机的组成部分，通过转动可以控制无人机位置和姿态变化，但是由于长时间工作，所以使用频率较大，因此非常容易出现故障。在实际操作过程中，应当提升执行器性能，才能确保飞行器位置和姿态稳定。

1.4外界干扰下的滑膜控制

无人机是强耦合非线性系统，在飞行过程中很容易受到外界干扰，同时还会受到参数确定影响，因此要设计一个性能良好的控制器，这样才能确保系统能够稳定运行。在滑膜控制下，应用自适应技术，在考虑外界干扰的情况下，更加地进行位置和姿态控制，从而确保系统可以在短时间内快速收敛。并有效地确保了跟踪精度。

1.5自适应滑膜姿态控制器分析

针对姿态系统和滚转角情况，已经俯仰角和偏航角情况，设计出自适控制滑膜控制器。在设计过程中，要结合稳定性理论，才能确保飞行器姿态和位置稳定，能够让跟踪误差稳定。当高度子系统渐进稳定以后，就可以实现跟踪误差渐进收敛，然后得到位置系统渐进稳定。

2控制研究

由于无人机具有明显的使用优势，所以应用范围比较广泛，对其进行研究具有较高的实用价值，而且还具有很好的应用前景。在飞行器运行时，经常会受到外界干扰，所以就会出现执行器故障，同时还会受到不确定参数影响，在这样的情形就会出现跟踪控制问题，为了全面提升飞行器稳定性，可以从以下几个方面思考。

2.1在外界干扰下的跟踪控制

在进行有限时间控制时，应当充分考虑外界干扰，这样才能实现稳定跟踪控制，同时提出干扰观测器和终端滑模控制策略。在设计干扰观测器时，应当充分考虑外界干扰，确保误差能够在有限时间内收敛，然后基于稳定性理论来证明系统能够在有限时间收敛。最后通自适应控制策略，验证其优越性。

2.2稳定性跟踪控制

在外界干扰和执行器故障情况下，对飞行器进行稳定跟踪控制，在引入干扰观测器的同时，也要明确姿态子系统滚转角、俯仰角、偏航角情况，还要明确位置子系统坐标状况，并处理外界干扰和执行器故障。

2.3跟踪控制问题分析

针对外界干扰还有不确定参数情况下进行跟踪控制，就需要充分考虑控制问题，因此设计了自适应滑模控制器。在具体操作过程中，通过模型分析，将其转化成为外界干扰，还有不确定参数。然后运用自适应控制技术，估计外界干扰和不确定参数，分别设计出姿态和位置跟踪控制器。在滑模控制下展开控制研究，不仅要考虑收敛速度，还要在现有滑模基础上进行优化和改进，这样才能使滑模面性能更加优越，同时确保能有较好的收敛性。在进行滑模控制和自适应控制时，应当结合有限时间控制，并对这些情况进行充分研究，才能更好地对飞行器进行有效控制。随着科技的不断发展，还可以结合神经网络和最优化理论，以及深度学习等内容，进一步对终端滑模飞行器姿态和有限时间进行控制研究。

结束语：

随着时代的发展和进步，出现了许多新的理论，也出现了许多新技术，这些理论和技术，能够对无人机的位置和姿态控制期起到积极的作用，同时也为今后研究，打下了坚实基础，从而全面地提升无人机性能。

参考文献：

[1]李忠林.基于终端滑模的四旋翼飞行器非线性轨迹跟踪控制[J].计算机测量与控制，2021，02：151-156.

[2]郑艳，曹伟.基于非奇异终端滑模的飞行器姿态有限时间控制研究[C].第26届中国控制与决策会议论文集.[出版者不详]，2020，05：556-559.

[3]曹伟.基于终端滑模的飞行器姿态有限时间控制研究[D].东北大学，2020，11：56-59.