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龍圖騰網獲悉齊魯工業大學(山東省科學院);永基眾合(山東)科創集團有限公司申請的專利一種四旋翼無人機級聯控制方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN120447610B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-23發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202510942382.8，技術領域涉及：G05D1/495；該發明授權一種四旋翼無人機級聯控制方法是由祝寶龍;甘有霖;王洪雷;夏榮劍;司淑潔;盧宣誠;馬曉鷗;吳欣芮設計研發完成，并于2025-07-09向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種四旋翼無人機級聯控制方法在說明書摘要公布了：本發明涉及無人機技術領域，尤其是提供了一種四旋翼無人機級聯控制方法。該方法包括獲取四旋翼無人機的數學模型；設計位置增量式模型預測控制—姿態分數階PID控制的級聯控制框架；設計非線性交叉迭代策略，以跟蹤誤差平方最小為目標，優化級聯控制框架中的控制器參數，該方法能夠快速且準確地尋找最優參數，并且在保證跟蹤性能的同時，提高了抵抗外部擾動的能力。

本發明授權一種四旋翼無人機級聯控制方法在權利要求書中公布了：1.一種四旋翼無人機級聯控制方法，其特征在于，所述方法包括： 步驟1、獲取四旋翼無人機的數學模型； 步驟2、根據步驟1，設計位置增量式模型預測控制—姿態分數階PID控制的級聯控制框架； 步驟3、根據步驟2，設計非線性交叉迭代策略，以跟蹤誤差平方最小為目標，優化級聯控制框架中的控制器參數； 所述步驟1的數學模型包括： ； ； ； ； ； ； 其中，以四旋翼起飛位置為原點，表示向正東方向前進的距離，表示向正東方向前進的速度，表示向正東方向前進的加速度；表示向正南方向前進的距離，表示向正南方向前進的速度，表示向正南方向前進的加速度；表示在垂直方向向上飛行的高度，表示在垂直方向向上飛行的速度，表示在垂直方向向上飛行的加速度；表示向正東方向旋轉的角度，表示向正東方向旋轉的角速度，表示向正東方向旋轉的角加速度；表示向正南方向旋轉的角度，表示向正南方向旋轉的角速度，表示向正南方向旋轉的角加速度；表示四旋翼自西向東旋轉的角度，表示四旋翼自西向東旋轉的角速度，表示四旋翼自西向東旋轉的角加速度；為四旋翼的整體質量；為四個螺旋槳旋轉的速度和；，，分別為四旋翼在，，方向上的轉動慣量系數；，，分別為四旋翼在，，方向上的機身阻力系數；，，分別為四旋翼在，，方向上的機身阻尼力矩系數；，，，，，分別為四旋翼在，，，，，方向上受到的擾動；為四個螺旋槳旋轉產生的總的升力，，，分別為四旋翼在，，方向上的轉動力矩；為螺旋槳轉動慣量，g為重力加速度； 將數學模型分解為兩個子系統模型： 位置子系統： ； ； ； 姿態子系統： ； ； ； 在四旋翼系統中，姿態子系統作為內環，位置子系統作為外環；水平面上的位置，依賴于姿態角度，，通過控制姿態角度，，以控制位置，； 所述步驟2包括： 所述位置增量式模型預測控制： 對四旋翼位置子系統的數學模型進行轉換，其表達式為： ； ； ； 對轉換后的四旋翼位置子系統的數學模型進行簡化，其表達式為： ； ； ； 其中，，，g為重力加速度，，，，，即將乘積項、和分別記作、和； 在時間步長為時，位置子系統的離散狀態空間方程分別為： ； ； ； ； ； ； 其中，，，，，；，，，，；，，，，； 在時間步長為時，位置子系統的增量式離散狀態空間方程分別為： ； ； ； ； ； ； 其中，，，；，，；，，； 采用非線性擴張狀態觀測器，估計得到擾動，，的數值，其表達式為： ； ； ； 其中，，，分別用來估計位置，速度與擾動的數值，為估計的位置與實際的位置的差值，為時間步長，為設計的控制輸入，，，，，，以及均為可調參數，用于影響觀測器的性能； 非線性函數的表達式為： ； ； 其中，為符號函數； 通過增量式模型預測控制的滾動優化求解，求出控制輸出的增量，，，得到控制輸出，其表達式為： ； ； ； 姿態分數階PID控制器的離散表達式為： ； 其中，為控制器的誤差輸入序列，為正整數，為控制器的輸出序列，為離散的時間步長，為積分階數，為微分階數，，，分別為比例、積分、微分系數；和為二項式系數，取值如下： ； ； 基于此，得出姿態子系統的虛擬控制輸入，，，進而轉化為力矩輸入，，。

如需購買、轉讓、實施、許可或投資類似專利技術，可聯系本專利的申請人或專利權人齊魯工業大學(山東省科學院);永基眾合(山東)科創集團有限公司，其通訊地址為：250353 山東省濟南市長清區西部新城大學科技園；或者聯系龍圖騰網官方客服，聯系龍圖騰網可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網”。