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龙图腾网获悉烟台大学申请的专利一种基于高阶微分的无人机姿态稳定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：CN116610135B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-24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：202310640999.5，技术领域涉及：G05D1/49；该发明授权一种基于高阶微分的无人机姿态稳定方法是由孙宏波;马国欣;王泽设计研发完成，并于2023-05-30向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于高阶微分的无人机姿态稳定方法在说明书摘要公布了：本发明提供了一种基于高阶微分的无人机姿态稳定方法，其首先安装陀螺仪测量无人机俯仰角与速率信号，然后解算俯仰角误差与积分信号；再根据气动参数标称值基于力与力矩平衡对攻角进行估计；再设计二阶微分惯性组合滤波器得到俯仰角速率、俯仰角误差的滤波微分信号；再通过误差自适应补偿设计误差、迎角、误差微分相关的自适应补偿总信号，解决气动参数标称值的误差问题；再通过离散微分与加速度全积分解算俯仰角速率的高阶微分信号，最后通过等效控制、误差比例积分控制、自适应控制与高阶微分组合控制，实现无人机的强稳定高性能飞行。

本发明授权一种基于高阶微分的无人机姿态稳定方法在权利要求书中公布了：1.一种基于高阶微分的无人机姿态稳定方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤S10，在无人机上安装陀螺仪，测量无人机的俯仰角信号，并根据无人机飞行任务设定俯仰角指令信号，然后进行比较得到俯仰角误差信号，再进行积分得到俯仰角误差积分信号；在无人机上安装速率陀螺仪，测量无人机的俯仰角速率信号，然后根据无人机空气动力学系数标称值与俯仰舵偏角信号，反解无人机攻角力平衡估算信号以及无人机攻角力矩平衡估算信号，然后求取平均值，得到无人机攻角角速率估算信号如下： ； ； ； ； 其中为无人机的俯仰角信号，为俯仰角指令信号，为到俯仰角误差信号，为俯仰角误差积分信号；为无人机的俯仰角速率信号，、、、、为无人机空气动力学系数标称值，其为常值参数；为俯仰舵偏角信号，为无人机攻角力平衡估算信号，为无人机攻角力矩平衡估算信号，为无人机攻角角速率估算信号； 步骤S20，根据所述的无人机的俯仰角速率信号，设计二阶微分惯性组合滤波器，得到俯仰角速率滤波微分信号；根据所述的俯仰角误差信号，设计二阶微分惯性组合滤波器，得到俯仰角误差滤波微分信号；再根据所述的俯仰角误差滤波微分信号，通过二阶微分惯性组合滤波器，得到俯仰角误差二次滤波微分信号如下： ； ； ； 其中，，，，为二阶微分惯性组合滤波器的常值滤波参数；为二阶微分惯性组合滤波器的传递函数的微分算子；为俯仰角速率滤波微分信号；为俯仰角误差滤波微分信号；为俯仰角误差二次滤波微分信号； 步骤S30，根据所述的俯仰角误差信号、俯仰角误差滤波微分信号、俯仰角误差二次滤波微分信号以及攻角角速率估算信号分别设计角误差自适应补偿系数增长速率信号、角误差微分自适应补偿系数增长速率信号、角误差二次滤波微分自适应补偿系数增长速率信号与迎角自适应补偿系数增长速率信号；然后分别进行积分后得到角误差自适应补偿系数信号、角误差微分自适应补偿系数信号、角误差二次滤波微分自适应补偿系数信号与迎角自适应补偿系数信号如下： ； ； ； ； ； ； ； 其中为常值时间参数，、、、为常值参数，用于调节自适应补偿系数增长速度的快慢；为角误差自适应补偿系数增长速率信号；为角误差微分自适应补偿系数增长速率信号；为角误差二次滤波微分自适应补偿系数增长速率信号；为迎角自适应补偿系数增长速率信号；为角误差自适应补偿系数信号；为角误差微分自适应补偿系数信号；为角误差二次滤波微分自适应补偿系数信号；为迎角自适应补偿系数信号； 步骤S40，根据所述的无人机的俯仰角速率信号，设计一阶惯性滤波器，得到俯仰角速率一阶惯性微分信号；然后采用二阶微分惯性组合滤波器的时间常数，求解俯仰角速率二阶离散微分信号；然后通过欧拉积分得到俯仰角速率一阶离散微分信号；再通过速度与加速度全积分得到俯仰角速度离散微分信号如下： ； ； ； ； 其中为常值时间参数；为俯仰角速率一阶惯性微分信号；为俯仰角速率二阶离散微分信号；为常值积分参数；为俯仰角速率一阶离散微分信号；为俯仰角速度离散微分信号； 步骤S50，根据所述的无人机攻角角速率估算信号、无人机的俯仰角速率信号、无人机空气动力学系数标称值构造无人机俯仰力矩等效控制信号；再根据所述的俯仰角误差信号、俯仰角误差滤波微分信号、俯仰角误差二次滤波微分信号以及攻角角速率估算信号以及角误差自适应补偿系数信号、角误差微分自适应补偿系数信号、角误差二次滤波微分自适应补偿系数信号与迎角自适应补偿系数信号对应相乘得到无人机俯仰不确定性补偿总信号；再根据所述的俯仰角误差信号、俯仰角误差积分信号构建无人机比例积分控制信号；然后根据所述的无人机的俯仰角速率信号、俯仰角速率滤波微分信号、俯仰角速率一阶离散微分信号、俯仰角速度离散微分信号计算无人机俯仰高阶微分阻尼综合信号；最后叠加无人机俯仰力矩等效控制信号、无人机俯仰不确定性补偿总信号、无人机比例积分控制信号得到最终的俯仰舵偏角信号，输送给无人机俯仰舵系统，实现无人机俯仰通道对期望俯仰角的跟踪与稳定飞行如下： ； ； ； ； ； 其中为无人机俯仰力矩等效控制信号；为无人机俯仰不确定性补偿总信号；为构建无人机比例积分控制信号；为无人机俯仰高阶微分阻尼综合信号；为俯仰舵偏角信号，、、、、、为常值控制参数。

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