Appointed Fixed Time Observer-Based Sliding Mode Control for a Quadrotor UAV Under External Disturbances

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作者
Bo Li,Wenquan Gong,Yongsheng Yang,Bing Xiao,Dechao Ran
出处
期刊:IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:58 (1): 290-303 被引量:102
标识
DOI:10.1109/taes.2021.3101562
摘要

In this article, a study of the appointed fixed time control problem is presented for the quadrotor unmanned aerial vehicle attitude control system subject to external disturbances. Based on the appointed fixed time sliding mode variable and the adaptive technique, a novel sliding mode observer is first established to estimate the external disturbances within the appointed settling time. Subsequently, an appointed fixed time controller is proposed to track the desired attitude regardless of the initial states. To circumvent the singularity problem of the above controller, a novel improved adaptive sliding mode control law is designed by employing a nonlinear function and a modified sliding mode observer. Moreover, the chattering phenomenon is attenuated by replacing the sign function with hyperbolic tangent function. The appointed practical fixed time stability of the closed-loop attitude control system is proved and analyzed rigorously utilizing the Lyapunov theory. Finally, the effectiveness and fine performance of the proposed schemes are illustrated by numerical simulation results.
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