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龙图腾网获悉电子科技大学申请的专利一种基于时变增益扩张状态观测器的鲁棒非线性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：CN116627037B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-20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：202310406159.2，技术领域涉及：G05B13/04；该发明授权一种基于时变增益扩张状态观测器的鲁棒非线性控制方法是由龙跃;陈俊宇;李铁山设计研发完成，并于2023-04-17向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于时变增益扩张状态观测器的鲁棒非线性控制方法在说明书摘要公布了：本发明提供一种基于时变增益扩张状态观测器的鲁棒非线性控制方法，属于四旋翼飞行器控制技术领域。本发明主要面向四旋翼飞行器的姿态系统，通过设计了一种时变增益扩张状态观测器来解决四旋翼飞行器姿态跟踪中的未知外界扰动、模型不确定性、角速度不可测以及传统线性扩张状态观测器中的“微分峰值”问题。此外，将提出的时变增益扩张状态观测器和反步滑模控制方法相结合从而形成一种新型鲁棒非线性控制方法，提高了四旋翼飞行器的跟踪姿态的速度和精度，体现了该控制方法的有效性和优越性。

本发明授权一种基于时变增益扩张状态观测器的鲁棒非线性控制方法在权利要求书中公布了：1.一种基于时变增益扩张状态观测器的鲁棒非线性控制方法，包括如下步骤： 步骤1：建立四旋翼飞行器姿态系统的数学模型； 四旋翼飞行器姿态系统的数学模型为： 2-1； 上式中，分别代表了四旋翼飞行器的横滚角、俯仰角以及偏航角；代表了四旋翼飞行器的姿态角速度；代表姿态角加速度；分别代表四旋翼飞行器沿三个方向轴的转动惯量；代表为空气阻力系数；代表未知外界扰动；代表了四旋翼飞行器的控制输入；假设均为未知常数，并且为不可测状态； 步骤2：针对四旋翼飞行器姿态系统设计时变增益扩张状态观测器，具体过程为： 四旋翼飞行器姿态系统2-1被转换为如下所示： 2-2； 上式中，为新定义的状态变量,为新定义的控制输入,,,，,表示为的一阶导数状态； 针对2-2,设计时变增益扩张状态观测器为： 2-3； 上式中，分别为的观测状态；表示为一阶导数观测状态；代表系统控制输入；代表观测器的增益系数；代表时变增益，其表达式为： 2-4； 上式中，均是需要被设计的参数，是观测器的增益系数，为决定函数幅值上升时间，是可调节速率系数，是光滑的并且严格单调递增； 步骤3：根据四旋翼飞行器的姿态跟踪误差以及角速度跟踪误差设计反步滑模控制方法； 首先，定义姿态跟踪误差为： 2-5； 式中，表示为期望跟踪姿态,，选择李雅普诺夫函数为： 2-6； 对进行求导得： 2-7； 定义一个虚拟控制率，为待设计的参数；基于上述推导，定义角速度跟踪误差为： 2-8 定义滑模面，为待设计的参数；然后选择李雅普诺夫函数为： 2-9； 其中，对进行求导得： 2-10； 为了使得满足如下条件，为待设计的参数，让； 初步设计的四旋翼飞行器姿态系统控制器为： 2-11； 步骤4：控制器2-11中的都是不可测的状态；为了提高设计的控制器的可靠性和鲁棒性，分别被替代为时变增益扩张状态观测器的观测状态；最终初步设计的控制器被改写为： 2-12。

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