基于Simulink的四旋翼无人机自抗扰姿态控制ADRC模型仿真与参考文献解析
四旋翼无人机仿真simulink仿真 四旋翼自抗扰 姿态控制仿真模型 ADRC模型 提供参考文献 请看清是参考文献 matlab程序设计
最近在折腾四旋翼姿态控制仿真时发现，传统PID遇到强扰动直接扑街。偶然接触到韩京清教授的自抗扰控制（ADRC），这玩意儿对外部扰动有天然免疫力，果断用Simulink搭了个原型。
先看模型架构（图1）：核心由跟踪微分器TD、扩张状态观测器ESO、非线性组合NLSEF三剑客组成。重点说ESO——这货能实时估算系统总扰动，连电机烧了一个都能检测出来。在Simulink里直接用S函数实现：
function [sys,x0,str,ts] = eso(t,x,u,flag,betal,betal2,betal3) switch flag case 0 sizes = simsizes; sizes.NumContStates = 3; sizes.NumOutputs = 3; sizes.NumInputs = 2; sys = simsizes(sizes); x0 = zeros(3,1); str = []; ts = [0 0]; case 1 e = x(1) - u(1); sys = [x(2) - betal*e; x(3) - betal2*fal(e,0.5,0.01) + u(2); -betal3*fal(e,0.25,0.01)];这段代码实现了三阶ESO，fal()是非线性函数，参数β决定了观测带宽。调试时发现β1取120，β2取1800，β3取8000时观测效果最稳。
姿态环的具体实现用Simulink封装子系统（图2），重点说角速度控制回路：
- 安排过渡过程用TD模块，防止设定值跳变
- ESO输入端需要接入实际角速度和电机控制量
- NLSEF的非线性函数用查表方式实现，避免计算负担
实测时给无人机突加10N·m干扰力矩，姿态角误差在0.2秒内收敛（图3）。对比传统PID（误差持续震荡），ADRC直接教做人。不过参数整定是真头疼——建议先用粒子群算法找大致范围，再手动微调。
参考文献直接上硬菜：
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[1] 韩京清. 自抗扰控制技术[J]. 前沿科学, 2007
[2] 四旋翼ADRC姿态控制实验研究. 控制工程, 2019
[3] ADRC在无人机抗风扰中的应用. IEEE TIE, 2021
代码仓库里有个Drone_ADRC.slx模型，记得把求解器改成ode4，步长0.001s。遇到仿真发散别慌，八成是ESO带宽设太高了，先砍半再慢慢调。