基于矢量测量的姿态跟踪控制及其在无人机上的应用
唐煜 教授
2024 年 7 月 11 日 (星期四) 15: 00-17: 30
本次讲座先介绍一种基于矢量测量和陀螺仪速率的姿态跟踪控制算法的设计，然后介绍它在四旋翼飞行器位置轨迹跟踪上的应用。该算法通过板载传感器（如低成本 IMU 和 GPS）获取的矢量测量值和陀螺仪测量值来将姿态跟踪问题转变为矢量测量值与其理想值之间的对齐问题，从而避免了姿态状态估算过程，因而算法更加实用。算法可以保证几乎全局指数稳定性。在惯性矩阵存在不确定性和外界扰动的情况下，算法使用自适应姿态控制来保证整个系统的几乎全局渐近稳定性。通过数值仿真展示了该算法在四旋翼飞行器在测量噪声和参数不确定度下的应用。
Talk title: Attitude Tracking Using Vector Measurements and its Application to UAVs.
Abstracts: This talk presents firstly an attitude tracking control design usingvector measurements and gyro rate, then its application in the position-trajectory tracking for quadrotors. The vector and gyro measurements can be acquired from onboard sensors such as low cost IMUs and GPS. The attitude tracking problem is formulated as an alignment problem between the vector measurements and their desired values, with the alignment errors defined by the inner product and the cross-product between them. The control law is implemented using these measurements directly without attitude estimation. Almos global exponential stability is ensured. In the presence of uncertainties in the inertia matrix and external disturbances, an adaptive attitude controller is developed and the almost global asymptotic stability of the overall system is ensured. Its application in a quadrotor is illustrated by numerical simulations under noisy measurements and parameter uncertainties.
唐煜，1988 年在墨西哥国立自治大学（QS2024 排名 93）获得电气工程博士后，他在该大学任职至 2023 年为该校的终身教授。作为访问教授或学者，曾在西班牙塞维利亚大学、美国加州大学伯克利分校、墨西哥石油研究院和中国科学技术大学任职，并多次受邀在国内外多所著名大学做讲座。墨西哥科学院院士、墨西哥科学技术委员会科技顾问、墨西哥国家研究员，墨西哥科学院 Weizmann 奖、墨国大杰出青年学者奖和墨国大杰出教授奖获奖人。入选浙江省高层次引才计划后于 2023 年在浙大宁波理工学院任职。他近期的研究方向包括非线性控制理论及其在机器人上的应用。
撰写：邢凤飞
排版：郑泽庭
一审一校：邢凤飞
二审二校：马将
三审三校：郑纯
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