近日， 黑料正能量 杨四阳博士在交通运输领域权威期刊《IEEE Transactions on Transportation Electrification》(1区TOP，IF 8.3)上发表题为“Adaptive Robust Constraint-Following Control With Prescribed Performance for Quadrotor AAV Subjected to Time-Varying Uncertainties”的研究论文。学院青年教师杨四阳为论文第一作者，黑料正能量 为第一和通讯作者署名单位，广州大学、东南大学为合作单位。
四旋翼无人机凭借垂直起降、低能耗、高容错等优势，在交通运输、物流配送、环境监测等领域获得广泛应用。然而，随着任务执行难度的不断提升，系统对控制精度的要求日益严苛。传统预设性能控制方法虽能确保瞬态和稳态跟踪精度，然而系统初始状态(或初始跟踪误差)必须严格限定在预设性能约束边界内部，一旦越过边界则直接导致控制器的奇异性。此外，未建模动态、参数不确定性以及扰动等时变和快速时变不确定性也对无人机的高精度控制构成严峻挑战。
针对上述难题，本研究通过引入剪切映射误差变换函数(SMETF)从根本上规避了传统预设性能控制(PPC)中的奇异性问题，并设计基于非奇异预设性能约束的自适应鲁棒约束跟随控制器，在无需不确定性先验知识的条件下有效抑制快速时变不确定性的干扰。通过Lyapunov稳定性分析，严格证明了闭环系统的一致有界性和一致最终有界性，为无人机在复杂动态环境下的高精度、高可靠性控制提供了创新解决方案。
研究结果表明，在复杂快速时变不确定性干扰下，所提方法仍能确保稳态跟踪误差严格限定在预设性能边界内，而且完全避免了传统预设性能控制方法的奇异性问题。所提出的理论框架不仅为四旋翼无人机在复杂环境下的高精度控制提供了理论支撑，也可推广至其它全驱动和欠驱动机械系统(如无人车、机械臂等)，从而为智能交通系统自主安全运行控制开辟新的技术路径。
图1 传统PPC与非奇异PPC控制方法比较 图2 四旋翼无人机非奇异预设性能控制架构
图3 传统预设性能控制结果 图4 非奇异预设性能控制结果
《IEEE Transactions on Transportation Electrification》创刊于2015年，涵盖工程电子与电气等领域。该期刊专注于电气化车辆的动力和能量转换、推进和驱动，是中科院分区1区Top期刊，2025年影响因子为8.3。
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（文：杨春来；图：杨四阳；预审：张荣芸；审核：魏长顺）
