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作者：周嘉星;陈炜;高登巍;邓逸凡;李青;余子成;邓钊;
单位：厦门理工学院电气工程与自动化学院;厦门市高端电力装备及智能控制重点实验室;西安现代控制技术研究所;西安交通大学电子与信息学部;西北工业大学航天学院;
摘要：固定翼无人机的动力学建模通常将位置与姿态分开描述，导致求解复杂且控制迟滞。为解决这一问题，学者们提出了位姿统一建模方法。对偶四元数是常用的位姿一体化建模方法，但其姿态描述采用四元数，在姿态角过大时会产生退绕现象，导致不必要的能量消耗和控制复杂性增加。为避免退绕，本文将修正罗德里格斯参数扩展到对偶代数体系，提出了位姿扭量描述方法，具有无退绕、无参数冗余的优点。为了提高固定翼无人机位姿跟踪控制器的收敛速度，本文设计了基于扭量的有限时间滑模控制器(Finite-Time Sliding Mode Controller, FTSMC)。通过Lyapunov有限时间稳定判据和LaSalle不变集原理，证明了控制器能在有限时间内收敛。最后，利用Links-RT半实物仿真平台验证了基于扭量的建模方法无退绕现象，且FTSMC具有良好的控制性能。
关键词：无退绕;;扭量;;固定翼无人机;;对偶四元数
基金资助：福建省自然科学基金资助(2022J05286);; 厦门市科技计划资助项目(3502Z20227072);; 国家自然科学基金资助(52305117);; 厦门理工学院高层次人才科研启动资助项目(YKJ22019R、YKJ24018R);; 教育部产学合作协同育人项目(231102532155002)
