输入有约束时的飞翼布局无人机姿态控制

       大展弦比飞翼布局无人机的刚体运动与弹性运动耦合动力学模型,研究了输入有约束时的无人机姿态控制问题,提出了一种采用扩张状态观测器的反步滑模控制方法.首先,采用扩张状态观测器实时估计气动弹性模态和外界未知干扰的影响,并引入跟踪微分器避免了控制律中项数膨胀问题.然后,针对飞翼布局无人机多操纵面的配置和输入约束,给出了基于LMI的在线舵面分配算法.最后,针对指令滤波和输入约束情况下控制指令的滞后问题,设计了辅助补偿器对控制指令进行补偿.根据Lyapunov稳定性理论证明了该控制方法能够保证姿态跟踪误差收敛至有界,仿真表明存在复合干扰和输入约束时该方法具有良好的姿态跟踪性能。

       四旋翼无人机吊挂飞行系统,本文设计了一种新型控制策略。本文首先建立了四旋翼无人机吊挂系统的数学模型。其中负载被看作由刚性绳悬挂在四旋翼无人机重心位置的质点。之后本文通过能量分析的方法设计了针对此系统的非线性控制器。本文提出的控制方法可以在抑制吊挂负载摆动的同时将四旋翼无人机移动到目标位置。本文运用李雅普诺夫稳定性分析和拉塞尔不变性原理对闭环系统的稳定性进行了证明。最后,通过数值仿真,分别将本控制器镇定控制和调节控制的控制效果与线性二次调节器(linear-quadratic regulator, LQR)控制器进行了对比。


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