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龙图腾网获悉中国科学院电工研究所申请的专利一种基于改进的自抗扰的四旋翼无人机轨迹跟踪控制系统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：CN114564038B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-01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：202210298295.X，技术领域涉及：G05D1/495；该发明授权一种基于改进的自抗扰的四旋翼无人机轨迹跟踪控制系统是由吴艳;韦为;王丽芳;张俊智;李芳;苟晋芳设计研发完成，并于2022-03-24向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于改进的自抗扰的四旋翼无人机轨迹跟踪控制系统在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于改进的自抗扰的四旋翼无人机轨迹跟踪控制系统。包括：建模单元、参数给定单元、控制单元、参考转速计算单元以及轨迹跟踪控制单元；控制单元，包括位置外环模块和姿态内环模块。本发明中无人机的轨迹跟踪控制分为内外环控制，外环为位置控制，内环为姿态控制，在控制过程中外环采用非线性自抗扰控制，内环采用模型预测控制，提高了无人机对内外扰动的抵抗能力。由于自抗扰控制存在相位滞后的缺陷，所以采用了相位补偿器来对外环滞后的相位进行补偿，用以提高外环控制器控制的精度，从而能够保证无人机按照给定的轨迹高精度的跟踪飞行。

本发明授权一种基于改进的自抗扰的四旋翼无人机轨迹跟踪控制系统在权利要求书中公布了：1.一种基于改进的自抗扰的四旋翼无人机轨迹跟踪控制系统，其特征在于，包括： 建模单元，用于对四旋翼无人机进行数学建模并进行线性化处理，得到无人机线性模型； 参数给定单元，用于给定四旋翼无人机的x方向参考轨迹、y方向参考轨迹、z方向参考轨迹以及参考偏航角； 控制单元，包括位置外环模块和姿态内环模块，所述位置外环模块用于基于所述无人机线性模型，根据所述x方向参考轨迹计算俯仰角，根据所述y方向参考轨迹计算横滚角，以及根据所述z方向参考轨迹计算第一虚拟输入；所述姿态内环模块用于基于所述无人机线性模型，根据所述横滚角、所述俯仰角以及所述参考偏航角计算第二虚拟输入、第三虚拟输入以及第四虚拟输入； 参考转速计算单元，用于根据所述第一虚拟输入、所述第二虚拟输入、所述第三虚拟输入以及所述第四虚拟输入，计算参考转速； 轨迹跟踪控制单元，用于根据所述参考转速，采用无人机的运动学模型和动力学模型计算出无人机的位置和姿态，实现四旋翼无人机的轨迹跟踪控制； 其中，位置外环模块包括x方向位置控制器、y方向位置控制器以及z方向位置控制器；x方向位置控制器、y方向位置控制器以及z方向位置控制器均采用自抗扰控制器；所述自抗扰控制器包括跟踪-微分器、扩张观测器、非线性控制律和相位补偿器； 跟踪-微分器输出的x方向的参考信号xref的微分信号x2经过fal函数滤波器后得到滤波过后的微分信号x11，再向前预测λ时间后补偿到跟踪-微分器提取的原信号x1上，最终可以得到补偿后的原信号X1；跟踪-微分器提取出的微分信号x2需要再经过一次跟踪-微分器，用以提取出xref的微分信号的原信号x21和微分信号的微分信号x22，x22经过fal函数滤波器后可以得到滤波过后的微分信号x23，x23向前预测λ1补偿后补偿到x21上，最终可以得到补偿过后微分信号X2； 所述姿态内环模块采用模型预测控制器，在设计姿态控制器时将三个姿态考虑在一起进行设计，选取姿态方程为： 所述姿态方程对应的状态空间方程为： 式中ξ表示扩张后的状态，是系统矩阵，是输入矩阵，Δu是控制输入的增量，η是输出，是输出矩阵； 如果系统的预测时域是Np，控制时域是Nc，则系统未来的输出Yt为： Yt＝ψtξt|t+ΘΔUt 得到预测方程后，需要选择合适的目标函数来优化控制增量，并且需要在优化的目标中加入松弛因子： 式中，η表示实际的姿态，ηref表示参考姿态，Q与R是权重矩阵，ρ为权重系数，ε为松弛因子。

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