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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利一种有限时间状态观测器下的无人机抗扰控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117406774B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-06发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311452496.1，技术领域涉及：G05D1/46；该发明授权一种有限时间状态观测器下的无人机抗扰控制方法是由夏元清;郭前琛;孙中奇;翟弟华;崔冰;高寒;杨辰;戴荔;闫莉萍;刘坤;邹伟东;潘振华设计研发完成，并于2023-11-03向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种有限时间状态观测器下的无人机抗扰控制方法在说明书摘要公布了：本发明提供了一种基于有限时间状态观测器下的无人机抗扰控制方法，在基于自抗扰控制的双闭环控制框架中设计有限时间状态观测器，对误差和扰动进行估计，并在有限时间内进行消除，增加系统抗扰的能力。同时在外环中加入鲁棒控制率，提升系统的瞬态性能，避免系统出现过大超调和执行器饱和，综合提高系统的控制性能。

本发明授权一种有限时间状态观测器下的无人机抗扰控制方法在权利要求书中公布了：1.一种基于有限时间状态观测器下的无人机抗扰控制方法，其特征在于，包括： 步骤一：将惯性参考坐标系表示为EO＝[x,y,z]，机体坐标系表示为EB＝[xB,yB,zB]；令Ξ＝[φ,θ,ψ]表示四旋翼无人机的机体坐标系相对于惯性参考坐标系的方向，分别为滚转角，俯仰角，偏航角；无人机受力与力矩如下： 其中，ω＝[ωx,ωy,ωz]是无人机机体在惯性参考坐标系三个轴上的角速度，I＝diag{Ixx,Iyy,Izz}是机体在惯性参考坐标系三轴上的转动惯量；τd＝[τdx,τdy,τdz]是由未建模部分以及外部扰动的和构成；矩阵WΞ被定义为： 控制矩阵τ表示电机带来的力矩，表示为： 其中，kt是电机的推力系数，kd为电机的阻力系数，Ωj是第j台电机的角速度，j＝1、2、3、4；lx和ly分别表示转子到xB和yB轴的距离； 步骤二：设计双闭环控制框架；在框架内环，通过有限时间扩张状态观测器对系统的扰动和状态进行估计，并通过内环的复合控制器进行扰动的消除，实现对模型角速度的追踪；在双闭环控制框的外环，通过一个线性反馈和非线性反馈结合的控制器进行控制，实现对模型角度的追踪，具体设计如下： 重写系统1.1，结果如下所示： 其中，x1t＝ω，u1t＝τ，以及ft＝I-1-ω×Iω+τd是模型的非线性部分和扰动；y1t＝Ξ，c＝diag{c1,c2,c3}0表示一个可调的系数矩阵，代表模型的非线性部分； 步骤三：利用扩张状态观测器的思想，将模型的非线性部分和扰动ft设置为系统的一个扩展状态x2t，并令其导数其中h1t,h2t,h3t分别表示系统的滚转通道、俯仰通道和偏航通道的非线性部分和扰动的导数；然后，将1.2重写如下： 将系统看作是解耦的系统，有： 其中，xi表示向量x∈R3的第i个元素，i＝p，q，r； 针对1.5，设计以下有限时间的非线性扰动观测器FTNDO，对系统实时角速度和未知部分进行估计，并在步骤四中利用复合控制器将未知部分带来的干扰进行消除： 其中，表示角速度的实际值x1i和估计值的误差； 「e1i代表|e1isigne1i， 然后，令表示未知部分和扰动的实际值x2i和估计值的误差，误差的导数如下： 步骤四：在双闭环控制框架的内环设计一种包含线性反馈项、估计误差补偿项和鲁棒补偿项的复合控制器用来消除系统的未知扰动，具体为： 其中，u1it表示复合控制器的输出；λ0是可调节的反馈增益，eit＝x1it-xsit是系统实时角速度和给定角速度的误差，内环的参考输入xsit等于外环的输出v1it；是系统的鲁棒补偿项，其中σ0是一个可以调节的常数； 其中，ωs是一个正的可调增益； 步骤五：在外环设计一种同时包含线性和非线性反馈的控制器，表示为： 第一项和第二项为线性反馈，λ00为线性反馈的增益系数，ysit为角度的参考输入，是由给定电机的信号产生的期望的角度值，第三项为非线性反馈，其中y0i为IMU测量到的实时信号y1it的初始值，β0为非线性反馈的增益系数；为非线性反馈分量的表达式，它是y1it和ysit的函数，并随输出反馈误差eyit＝y1it-ysit而变化。

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