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龙图腾网恭喜河北科技大学申请的专利四旋翼无人机的指定时间预定性能容错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：CN115373275B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-02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：202211116444.2，技术领域涉及：G05B13/04；该发明授权四旋翼无人机的指定时间预定性能容错控制方法是由武晓晶;韩欣芮;甄然;吴学礼;黄秋实设计研发完成，并于2022-09-14向国家知识产权局提交的专利申请。

本四旋翼无人机的指定时间预定性能容错控制方法在说明书摘要公布了：本发明提供了四旋翼无人机的指定时间预定性能容错控制方法，采用自适应方法对未知的动力学参数、未知的时变负载、未知的空气阻力和未知的外部扰动的边界进行了估计，同时引入了指定时间预定性能函数和坐标变换来处理跟踪误差。本发明为了使四旋翼无人机满足更高的瞬态和稳态要求，结合指定时间的预定性能函数，利用新的坐标变换函数作用于跟踪误差，简便计算过程，保证闭环系统的跟踪误差满足预定的瞬态和稳态性能约束，而且还可以灵活调整收敛时间和收敛速度。

本发明授权四旋翼无人机的指定时间预定性能容错控制方法在权利要求书中公布了：1.一种四旋翼无人机的指定时间预定性能容错控制方法，其特征在于，采用自适应方法对未知的动力学参数、未知的时变负载、未知的空气阻力和未知的外部扰动的边界进行了估计，同时引入了指定时间预定性能函数和坐标变换来处理跟踪误差；构建评估模型用来采用自适应方法对未知的动力学参数、未知的时变负载、未知的空气阻力和未知的外部扰动的边界进行了估计，所述模型的构建方法为：构建位置子系统和姿态子系统，分别见公式2a和公式2b， 其中，定义如下参数：mx＝my＝mz＝m为四旋翼无人机的质量，矩阵Ixx，Iyy，Izz为绕x，y，z轴的转动惯量，ηmx＝1mx，ηmy＝1my，ηmz＝1mz，ηmφ＝1Ixx，ηmθ＝1Iyy，ηmψ＝1Izz，Tmφ＝Iyy-IzzIxx，Tmθ＝Izz-IxxIyy，Tmψ＝Ixx-IyyIzz和控制输入uφ＝Mφ，uθ＝Mθ，uψ＝Mψ，ux＝cosφsinθcosψ+sinφsinψFz，uy＝cosφsinθcosψ-sinφcosψFz，uz＝cosφcosθFz，Mφ为横滚力矩，Mθ为俯仰力矩，Mψ为偏航力矩，Fz为控制输入，Jp＝diagIxx,Iyy,Izz，Ωr为四旋翼无人机旋翼转速的矢量和；ki,i＝1,2,3,4,5,6为系统的气动阻尼系数，[x,y,z]为四旋翼无人机的位置，di,i＝x,y,z,φ,θ,ψ为外界扰动；为了满足跟踪误差性能约束的要求，采用正减小光滑函数Fbi来满足瞬态和稳态性能，如公式4： 其中，而且l，n，ξ∞，te是正的设计参数，In·表示自然对数函数，t为时间，t0是初始时间，设为0；为了使跟踪误差满足规定的性能约束，对要使用的跟踪误差进行以下坐标变换： 其中qi满足： d1，d2为可调参数，ei为跟踪误差；将跟踪误差变量定义如下：e1＝x1-x1d,e2＝x2-α1,e3＝x3-x3d,e4＝x4-α3,e5＝x5-x5d,e6＝x6-α59其中，x1d，x3d，x5d为参考信号，αi,i＝1,3,5为虚拟控制输入；定义边界层误差为： 其中，为虚拟控制输入；选择Lyapunov函数： 其中，设计参数r10，r20，r30，r40，r50，V2为Lyapunov函数，为ηmx的下界参数，为的估计，Dx为ηmxdx的上界参数，为Dx的估计，Gx为ηmxk1的上界参数，为Gx的估计，χx＝1τx，为χx的估计，uxF为ηmxuxf的上界参数，uxf为未知加性故障，为uxF的估计，τx为执行器故障指数；针对位置子系统，验证控制器和自适应律是否能维持稳定，验证方法为： 其中， γ2为时间常数，Dx为ηmxdx的上界参数，Gx为ηmxk1的上界参数，λ2，c1，ε1为设计参数；设计平移位置控制器： 其中，设计参数c20，是Dx的估计，是Gx的估计，是的估计，χx＝1τx，它们是执行器故障中故障系数和加性故障的估计误差，z1为预定性能函数，Fbi,i＝1,3,5为正减小光滑函数，为αi的导数； 控制器uy和uz设计为： 其中，ε1、ε3、ε4、c4、c6为设计参数，c40，c60，χy＝1τy，为χy的估计值，χz＝1τz，为χz的估计值，z3、z5为预定性能函数；理想虚拟控制输入和设计为： 其中，设计参数c30，c50；自适应率设计为： 其中，设计参数δ10，δ20，δ30，δ50。

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