1.一种四旋翼无人飞行器的有限时间全阶滑模控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，建立四旋翼无人飞行器的动态模型，初始化系统状态、采样时间以及控制参数，过程如下：

1.1在忽略空气阻力和陀螺效应的基础上，对四旋翼无人飞行器进行以下假设：飞行器是刚性的；飞行器的结构是完全对称的；飞行器的重心与机体坐标系原点重合；并定义机体坐标系到惯性坐标系的转移矩阵为：其中，ψ、θ、φ分别为飞行器的偏航角、俯仰角、翻滚角，表示飞行器的惯性坐标系依次绕坐标轴zE、yE、xE旋转的角度；

1.2采用牛顿-欧拉法，从受力角度分析飞行器，其中牛顿公式为：其中，ξ表示飞行器在惯性坐标系下的位置，代表二阶微分，m表示飞行器的质量，F表示作用在飞行器上的合外力，包括飞行器所受重力mg和四个旋翼产生的合力UF；

式(2)展开为：

其中，x、y、z分别表示飞行器在惯性坐标系下xE、yE、zE轴的位置；

将式(1)代入式(3)中得到如下等式：

1.3机体坐标系下欧拉公式为：

其中，τ表示作用在飞行器上的力矩，I表示飞行器在机体坐标系下的转动惯量，ω表示飞行器姿态角速度，表示飞行器姿态角加速度，×表示叉乘；

式(5)展开为：

其中，τx、τy、τz分别代表机体坐标轴上的各轴力矩分量，Ixx、Iyy、Izz分别代表机体坐标轴上的各轴转动惯量分量，p、q、r分别代表机体坐标轴上的各轴姿态角速度分量，分别代表机体坐标轴上的各轴姿态角加速度分量；

式(6)表示为：

考虑到飞行器一般处于低速飞行或者悬停状态下，姿态角变化较小，此时认为将式(7)改写为：

1.4由于存在测量噪声，电源变化以及外界干扰的影响，式(4)和式(8)中的系统参数并不能准确的获得，因此系统的动态模型改写为：其中

dx、dy、dz、dφ、dθ、dψ分别代表模型不确定和外界干扰项；

步骤2，计算系统位置跟踪误差，设计位置全阶滑模面，过程如下：

2.1定义系统位置跟踪误差为

eq＝qd-q      (10)其中，q＝[x；y；z]，qd＝[xd；yd；zd]表示为三阶可导期望轨迹；那么式(10)的一阶微分和二阶微分被表示为：

2.2因此，为了避免奇异问题，位置全阶滑模面将定义为：其中，sgn(·)表示符号函数；cq1和cq2是一个正的常数，它的选择是保证多项式p2+cq2p+cq1的全部特征根在复平面的左半部分以保证系统的稳定性；αq1和αq2的选取则是通过以下多项式：其中，αn+1＝1，αn＝α，α∈(1-ε,1)以及ε∈(0,1)；

步骤3，基于四旋翼无人飞行器动态模型，根据位置全阶滑模面以及一阶滤波器，设计位置全阶滑模控制器，过程如下：

3.1考虑式(9)，位置全阶滑模控制器被设计为：u＝(ueq+un)     (15)vq＝-(kqd+kqT+ηq)sgn(sq)    (18)其中， ci和αi是常数，i＝q1,q2，已在式(13)中被定义；Tq是正的常数；

kqd，kqT和ηq都是常数；

3.2将式(9)带入式(13)中得到如下等式：其中，dq＝[dx；dy；dz]代表系统位置扰动项，并且各元素是有界的，则假定dq≤lqd并且其中lqd是一个有界的常数；kqT的选取是要求在Tq＞0时满足kqT≥Tqlqd；

将式(15)-式(16)代入式(19)，全阶滑模面被表示成如下等式：sq＝dq+un    (20)

将式(18)带入式(17)中得到：在un(0)＝0的情况下，得到如下等式：kqT≥Tqlqd≥Tq|un(t)|max≥Tq|un(t)|   (22)

3.3设计李亚普诺夫函数：

对式(20)进行求导得：

将式(18)带入式(24)中得到：因此，

对式(23)进行微分，并代入式(22)得到：因此系统位置跟踪误差能在有限时间内收敛至零，表明系统是稳定的；

步骤4，给定偏航角，计算总升力，俯仰角和翻滚角期待值，过程如下：

4.1由式(9)得到：

步骤5，计算系统姿态角跟踪误差，设计姿态全阶滑模面，过程如下：

5.1定义系统姿态角跟踪误差为

eΩ＝Ωd-Ω     (29)

其中，Ω＝[φ；θ；ψ]，Ωd＝[φd；θd；ψd]表示为三阶可导期望姿态角；那么式(29)的一阶微分和二阶微分被表示为：

5.2因此，为了避免奇异问题，姿态全阶滑模面将定义为：其中，cΩ1和cΩ2是一个正的常数，它的选择是保证多项式p2+cΩ2p+cΩ1的全部特征根在复平面的左半部分以保证系统的稳定性；αΩ1和αΩ2的选取则是通过以下多项式：其中，αn+1＝1，αn＝α，α∈(1-ε,1)以及ε∈(0,1)；

步骤6，基于四旋翼无人飞行器动态模型，根据姿态全阶滑模面以及一阶滤波器，设计姿态全阶滑模控制器，过程如下：

6.1考虑式(9)，姿态全阶滑模控制器被设计为：τ＝b-1(τeq+τn)    (34)vΩ＝-(kΩd+kΩT+ηΩ)sgn(sΩ)    (37)其中， a＝[a1；a2；a3]，b＝[b1；b2；b3]， ci和αi是常数，i＝Ω1,Ω2，已在式(32)中被定义；TΩ是正的常数；kΩd，kΩT和ηΩ都是常数；

6.2将式(9)带入式(32)中得到如下等式：其中，dΩ＝[dφ；dθ；dψ]代表系统位置扰动项，并且各元素是有界的，则假定dΩ≤lΩd并且其中lΩd是一个有界的常数；kΩT的选取是要求在TΩ＞0时满足kΩT≥TΩlΩd；

将式(34)-式(35)代入式(38)，全阶滑模面被表示成如下等式：sΩ＝dΩ+τn    (39)

将式(37)带入式(36)中得到：在τn(0)＝0的情况下，得到如下等式：kΩT≥TΩlΩd≥TΩ|τn(t)|max≥TΩ|τn(t)|   (41)

6.3设计李亚普诺夫函数：

对式(39)进行求导得：

将式(37)带入式(43)中得到：因此，

对式(42)进行微分，并代入式(41)得到：因此系统姿态角跟踪误差能在有限时间内收敛至零，表明系统是稳定的。