一、基本信息
        1.单位：厦门理工学院

2.期刊索引情况：SCI

3.影响因子：2.2

4.期刊：International Journal of Dynamics and Control
       二、研究背景

共轴八旋翼无人机是典型的欠驱系统，其位姿耦合、非线性强，导致控制难度较大。传统牛顿-欧拉法动力学描述引入多种代数，降低了控制器的实时性能；动态位姿跟踪对控制的实时性提出了更高的要求，现存控制方法难以满足其控制要求。

无人机系统原理图

三、内容简介
       在扭量代数框架下对共轴八旋翼无人机进行动力学建模，并且针对动态位姿跟踪任务设计了基于扭量的有限时间滑模控制器。基于扭量建立的无人机位姿动力学模型不存在牛顿-欧拉法中位姿解算带来的额外计算负担，同时避免了对偶四元数存在的归一化约束与参数冗余，提高了位姿解算效率。基于扭量设计的有限时间滑模控制器能在有限时间内收敛，有效提高了动态位姿跟踪控制的鲁棒性。

四、价值创新
        1.创新内容

1）基于扭量的位姿一体化模型：采用扭量对无人机进行位姿一体化动力学描述，避免了多种代数体系的转换且不存在参数冗余与归一化约束，提高了控制器的实时性。
       2）有限时间控制器设计：在扭量的框架下结合有限时间控制理论与滑模控制理论设计了基于扭量的有限时间滑模控制器，有效提高了位姿控制的动态性能。

2.工程应用价值

1）位姿解算效率提升：通过扭量来对无人机的位姿进行一体化描述，提高了无人机位姿解算效率。

2）控制性能提高：在动态位姿跟踪任务重表现出色的基于扭量的有限时间滑模控制器保证了无人机位姿的快速收敛与稳定跟踪。

3）广泛适用性：该技术不仅适用于共轴八旋翼无人机，还具有较高的推广价值，可应用于其他类似无人机构型或领域。

五、灵思创奇设备科研价值

1.基于灵思创奇“空-天飞行器集群编队控制半实物仿真平台”搭建了基于扭量的共轴八旋翼无人机位姿一体化动力学模型，并且仿真验证了该模型具有更高的解算效率。

2.在模型基础上搭建了扭量框架下的有限时间滑模控制器，并且针对动态位姿跟踪任务采用半实物仿真平台进行实验，实验结果验证了该方法具有良好的动态性能与鲁棒性。

Links-RT系统总体架构图