光流四旋翼鲁棒自主着陆控制机翼不对称损伤大侧滑角下飞行动力学研究

       针对小型四旋翼无人机自主着陆问题,提出了一种基于光流的高度估计方法和基于信号补偿的高度鲁棒控制器设计方法。首先从通用光流运动模型出发,采用奇异值分解方法求解无人机线速度和深度的比值,通过对垂直速度和高度比值积分获得高度数据。其次,将考虑地效影响和其它不确定性的高度通道非线性模型分解为标称线性模型和等效扰动两部分,并设计基于信号补偿的高度鲁棒控制器,该控制器由标称控制器和鲁棒补偿器组成,其中标称控制器使得标称闭环系统达到期望的高度跟踪特性,鲁棒补偿器用于抑制等效扰动的影响。最后从理论上证明了该控制器可以保证高度跟踪误差在有限时间内收敛至指定的原点邻域内。四旋翼无人机自主着陆的实验结果验证了所提出的基于光流的高度估计和鲁棒控制方法的有效性。

       对机翼损伤无人机的飞行动力学进行分析,重点分析左翼不同程度面积矩损伤对大侧滑飞行操稳特性的影响规律。首先给出重心偏移、新增转动惯量和耦合气动导数在不同程度损伤下的变化规律;其次通过损伤特征根对飞行运动模态的变化情况进行分析;接下来给出损伤对部分通道时域暂态响应的影响,以及如何改善操纵性的方法。最后通过频响分析总结出增强损伤机体辨识精度的途径。分析结果表明:随损伤程度增大,典型运动模态逐渐变化,特征根有规律移动;时域响应高频振荡成分减小,低频成分增大,稳态值逐渐增大直到发散;耦合通道的频响具有全部运动模态信息,能对损伤飞机的系统辨识提供额外信息。

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