1.一种四旋翼飞行器姿态的动态面输出调节控制方法；其特征在于：包括如下步骤：步骤101、建立四旋翼系统的动力学模型，具体为：针对机体刚性且严格对称的四旋翼飞行器建立数学模型：其中：x,y,z分别为地面坐标系下机体质心位置；γ,θ,ψ分别为俯仰角、滚转角、偏航角；Jx,Jy,Jz分别为机体绕x,y,z轴的转动惯量；g表示重力加速度；d1,d2,d3为作用于系统三个通道的外部扰动；U1,U2,U3,U4定义为虚拟控制量；m为质量；

步骤102、确定系统状态方程及外系统：四旋翼飞行器的姿态运动方程为：取u＝v+f，系统状态方程为：其中：

U2,U3,U4定义为虚拟控制量；

系统的参考输入和扰动是由以下外系统产生：r(t)＝R(ω)

d(t)＝D(ω)

其中R(ω)表示系统参考输入，D(ω)表示系统所受外部干扰，ωii(i＝1,2)为外系统信号；ai为自定义参数；

步骤103、设计四旋翼飞行器姿态控制器四旋翼无人飞行器的内模控制器设计分为两步：第一步，将问题转化为从原输出调节问题到增广系统的镇定问题，该增广系统由原被控系统和动态补偿器组成，该动态补偿器被称为内模；第二步，处理增广系统的镇定问题，该镇定问题的可解性决定了原输出调节问题的可解性，根据这种框架，设计控制器过程如下：第一步，内模设计

计算零误差不变流形

由于非线性系统输出调节问题可解的一个必要条件是调解方程的一组偏微分方程可解，针对系统状态方程和外系统方程，使得存在一个全局定义的解x＝π(ω),u＝α(ω)，满足π1(ω)＝R(ω)＝ωi1

上式建立了状态空间中一个受控不变子流形，此流形上调节误差恒为零，α(ω)是使得这个流形保持不变的输入项，此流形为受控不变的零误差流形时，输出调节的问题就变为设计误差反馈控制律使这个流形吸引；其中，R(w)为参考输入，D(w)表示非期望扰动，w为外系统信号，fi(i＝1,2)为光滑函数，Δfi(i＝1,2)为建模动态和外界干扰的不确定项；

当状态变换σ＝x-π(ω)，则系统浸入与内模变换，

进行重构用于扰动抑制的前馈项α(ω)，将调节器方程的解表示为外部信号的多项式，并且关于解导数的零多项式存在；

当存在正整数q和实数组a0,a1,…,aq-1，其多项式是Hurwitz的，使得在该条件下，具有输出α(ω)的外系统可以浸入到如下可观测系统α(ω)＝Γτ(ω)

其中

内模原理将前馈控制量浸入到了一个中性稳定系统中，浸入过程与α的Lie导数满足的多项式有关，而与α的表达式没有直接的关系，因此对于被控对象的系统参数和一类外部系统参数的不确定性具有鲁棒性；

因为(Φ,Γ)是可观测的，基于线性观测性理论，令 (M,N)为一对可控矩阵，其中M是Hurwitz的，存在一个非奇异矩阵T满足以下Sylvester方程TΦ-MT＝NΓ令 得到内模的标准参数化形式利用确定性等价原则，提出具有误差系统的内模形式其中i(·)为待设计误差函数，为内模的修正项；

对姿态控制系统的输出调节器设计，转化为对以下增广系统进行镇定控制器设计第二步：控制器设计针对增广系统，对滚转通道进行控制器设计，第一步，采用动态面法设计控制器，可以有效防止项的爆炸；

Step1定义状态变换eθ1＝σθ1-σθ1d，取σθ1d＝0，定义关于eθ1的正定Lyapunov函数则关于时间变量t的导数为：为镇定eθ1，取虚拟控制

其中kθ1>0为待设计参数

应用动态面法，让 通过一阶滤波器，即满足 τ2θ>0为待设计参数；

定义eθ2＝σθ2-σθ2d, 取Lyapunov函数由以上可得

存在某个连续函数β，使得 于是有假定 对一切V(0)≤p，则存在正增益常数k1,k2,…ki-1和有限时间常数τ2,τ3,…τi使得V(t)≤p,

其中

Step2定义ζ＝ξ-η-Neθ2,eθ2＝σθ2-σθ2d，则由内模的标准参数化形式以及具有误差系统的内模形式得到选取全局Lyaunov函数

T

其中Q为正定矩阵，满足MQ+QM＝-2kI，其中k>0为待设计常数；

则Vθ对时间的导数为

选取 则内模设计为

得到

设计控制律为

因为 得到最终的滚转角控制器

同理对俯仰通道和偏航通道推导，分别选取如下控制器：俯仰角控制器：

偏航角控制器：

步骤104、稳定性分析：

对于被控系统和外系统，存在一阶滤波器、内模、控制律以解决非线性系统的输出调节问题，并使闭环系统的信号全局最终有界，调节误差渐近趋于零；

证明：

注意到

其中k,k2,l1,l2为正的待设计常数，满足k2-l2>0

设

得到V的表达式为

-ct

令 则0≤V≤Δ+[V(t0)-Δ]e ，从而闭环系统全局变量一致最终有界，且对任意给定 存在T，使得对所有t≥T,有|e2|+||ζ||≤δ，又由于Δ为与ε,ε2有关的常量，而ε,ε2是任意小的正常量，所以适当设计常数可使紧集Π＝{e2:|e2|≤δ}

为任意小，由于e1＝σ1＝e，可以使所设计的调节误差任意小，同时使所设计的内模状态任意逼近标准化内模状态。