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龙图腾网获悉河南科技大学申请的专利一种四旋翼无人机的容错控制器设计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：CN119105281B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-27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：202411241415.8，技术领域涉及：G05B13/04；该发明授权一种四旋翼无人机的容错控制器设计方法是由宋晓娜;吴承霖;宋帅;孔令举;闫斌斌;卓瑞康;王珂;郑丹菁;王晓红;司彦娜设计研发完成，并于2024-09-05向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种四旋翼无人机的容错控制器设计方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种四旋翼无人机的容错控制器设计方法，涉及四旋翼无人机控制技术领域，包括：建立状态空间方程；设计基于区间二型模糊逻辑系统的状态观测器，计算不可测状态与状态观测值的观测误差；将四旋翼无人机的姿态子系统和位置子系统分解为两阶子系统；针对第一阶子系统，设计虚拟控制器αi,1i,1；针对第二阶子系统，设计预定时间滤波器、基于混合事件触发的自适应预定时间容错控制器τiit、参数更新律和参数更新律本发明所设计的容错控制器能够保证四旋翼无人机闭环系统实际预定时间稳定，且系统稳定时间的最小上界能够通过一个控制器增益确定，实现了四旋翼无人机在仅输出信号可测、饱和输入以及执行器故障情况下精确地跟踪参考轨迹。

本发明授权一种四旋翼无人机的容错控制器设计方法在权利要求书中公布了：1.一种四旋翼无人机的容错控制器设计方法，其特征在于，包括： 构建具有饱和输入及执行器故障的四旋翼无人机动力学模型，并据此建立状态空间方程； 设计基于区间二型模糊逻辑系统的状态观测器，利用该状态观测器估计四旋翼无人机 不可测状态，获得状态观测值，计算四旋翼无人机不可测状态与状态观测值的观测误差； 基于自适应反推控制方法，结合状态观测值构造坐标变换方程，将四旋翼无人机的姿态子系统和位置子系统分解为两阶子系统； 基于坐标变换方程，针对四旋翼无人机姿态子系统和位置子系统的第一阶子系统，设 计虚拟控制器； 针对四旋翼无人机姿态子系统和位置子系统的第二阶子系统，设计预定时间滤波器、 基于混合事件触发的自适应预定时间容错控制器、参数更新律及参数更新律，使 得四旋翼无人机姿态子系统和位置子系统的闭环系统趋于预定时间稳定，进而获得待设计 的控制器增益； 具有饱和输入及执行器故障的四旋翼无人机动力学模型为： 式中，、和分别为四旋翼无人机横滚角的角度、角速度和角加速度；、和分 别为四旋翼无人机俯仰角的角度、角速度和角加速度；、和分别为四旋翼无人机偏航 角的角度、角速度和角加速度；、和分别为四旋翼无人机在轴方向的坐标、速度和加 速度；分别为四旋翼无人机在轴方向的坐标、速度和加速度；分别为 四旋翼无人机在轴方向的坐标、速度和加速度；分别为四旋翼无人机的总 升力、横滚角控制输入、俯仰角控制输入和偏航角控制输入；为四旋翼无人机的质量； 为四旋翼无人机值质心到转子之间的距离；为重力加速度；、和分别为轴、轴 和轴方向上的旋转惯量；和分别为正弦函数和余弦函数；为阻力系数； 为外部未知扰动，满足，为未知的正常数；； 状态空间方程为： 式中：，； 四旋翼无人机遭受的饱和输入约束为： 式中：分别为饱和输入的上界和下界； 四旋翼无人机遭受的执行器故障模型为： 式中，为四旋翼无人机的实际控制输入信号，表示四旋翼无人机的执行器 驱动效能系数，为未知时变的偏差故障参数； 该方法还包括采用区间二型模糊逻辑系统近似非线性项，使其满足： 式中，为理想权向量，为近似误差，表示输入为的基函数； 将状态空间方程改写为： 式中，，，，，，，，； 则基于区间二型模糊逻辑系统的状态观测器设计为： 式中，、和分别为、和的观测值，为区间二型模糊逻辑系统权向量 的估计值，和为正设计参数； 计算四旋翼无人机不可测状态与所得状态观测值的观测误差，进 一步计算可得： 式中，； 坐标变换方程为： 式中，和分别为第一误差面和第二误差面，为参考轨迹，为预定时间滤波器 的输出信号，为辅助变量； 虚拟控制器为： 式中，，，，，，，为 分数阶运算器，、、以及为正设计参数，为参考轨迹的导数； 预定时间滤波器为： 式中，，为滤波误差，，； 基于混合事件触发的自适应预定时间容错控制器为： 式中，，，，，和为正设 计参数；； 中间控制信号定义为： 式中，，，和为正设计参数； 虚拟控制器设计为： 式中，，，和为正设计参数。

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