本文關(guān)鍵詞：基于Leader-Follower理論的四旋翼無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 編隊(duì)控制 四旋翼無(wú)人機(jī) Leader-Follower 反步法 軌跡追蹤

【摘要】：隨著現(xiàn)代控制技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步,無(wú)人機(jī)技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,已經(jīng)在軍事領(lǐng)域和民用領(lǐng)域中發(fā)揮著不可或缺的作用。為了緊跟科技發(fā)展的潮流,除了提高單架無(wú)人機(jī)的功能和控制精度外,還需要考慮如何運(yùn)用先進(jìn)的現(xiàn)代控制理論,發(fā)展更為有效的無(wú)人機(jī)控制策略,從而無(wú)人機(jī)編隊(duì)飛行控制技術(shù)的研究越來(lái)越受到各界的廣泛關(guān)注。本文全面分析了基于四旋翼無(wú)人機(jī)的多無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制策略,分別對(duì)單無(wú)人機(jī)系統(tǒng)和多無(wú)人機(jī)編隊(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模與系統(tǒng)分析;主要針對(duì)Follower對(duì)Leader軌跡的實(shí)時(shí)跟蹤和Leader與Follower間航向角的準(zhǔn)確同步問(wèn)題展開(kāi)研究,并且基于四旋翼無(wú)人機(jī)模型設(shè)計(jì)出軌跡追蹤控制系統(tǒng);最后基于現(xiàn)代控制理論完成整個(gè)編隊(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性分析。主要研究?jī)?nèi)容如下:1、本文以多無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制系統(tǒng)為研究對(duì)象�；贚eader-Follower通信拓?fù)浞桨?并且通過(guò)Lyapunov穩(wěn)定性判據(jù)與反步法的運(yùn)用,在Leader和Follower的相互約束問(wèn)題上展開(kāi)深入研究。本文的控制策略不同于其他文獻(xiàn)中介紹的多無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制方法,通過(guò)在Follower的機(jī)體軸坐標(biāo)系下定義與Leader的相對(duì)位置誤差變量的方法,并且在虛擬的Follower運(yùn)動(dòng)控制上增加足夠的運(yùn)動(dòng)約束,在不需要準(zhǔn)確地計(jì)算出用于Follower跟蹤的Leader路徑偏移量等參數(shù)的情況下,也可以實(shí)現(xiàn)具有豐富曲率的編隊(duì)控制系統(tǒng)。2、通過(guò)在Follower的機(jī)體軸坐標(biāo)系下定義Leader與Follower間相對(duì)位置誤差的設(shè)計(jì)思路,同時(shí)對(duì)多無(wú)人機(jī)間航向角的一致性展開(kāi)研究。在實(shí)現(xiàn)多無(wú)人機(jī)編隊(duì)軌跡控制的準(zhǔn)確性和快速性的同時(shí),確保編隊(duì)控制系統(tǒng)對(duì)航向角的控制也滿足收斂性的要求。結(jié)合非線性控制理論與無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),本文通過(guò)對(duì)Follower的姿態(tài)控制增加充足的運(yùn)動(dòng)約束,從而保證在Leader的軌跡曲線以及多無(wú)人機(jī)之間理想距離得到明確定義的情況下,實(shí)現(xiàn)Follower與Leader之間姿態(tài)角的穩(wěn)定性控制。3、以單無(wú)人機(jī)系統(tǒng)為研究對(duì)象,對(duì)單無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)中姿態(tài)鎮(zhèn)定環(huán)與位置追蹤環(huán)的穩(wěn)定性控制展開(kāi)研究。單無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的姿態(tài)控制與路徑追蹤控制的研究是多無(wú)人機(jī)系統(tǒng)協(xié)同控制問(wèn)題的前提條件,因此本文以非線性控制理論、空氣動(dòng)力學(xué)以及剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)為基礎(chǔ),對(duì)單無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)展開(kāi)研究,一方面完成單無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)中姿態(tài)環(huán)的快速鎮(zhèn)定,另一方面實(shí)現(xiàn)單體無(wú)人機(jī)路徑的準(zhǔn)確追蹤,為多無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制奠定基礎(chǔ)的同時(shí)克服兩個(gè)控制器由于耦合特性給控制所帶來(lái)的難題。
【關(guān)鍵詞】：編隊(duì)控制 四旋翼無(wú)人機(jī) Leader-Follower 反步法 軌跡追蹤
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V279;V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-23
• 1.1 研究背景9-21
• 1.1.1 無(wú)人駕駛飛機(jī)的特點(diǎn)9-10
• 1.1.2 國(guó)內(nèi)外無(wú)人機(jī)的發(fā)展現(xiàn)況10-15
• 1.1.3 現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)15-16
• 1.1.4 多無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制的優(yōu)勢(shì)16-18
• 1.1.5 多無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制研究現(xiàn)狀18-20
• 1.1.6 多無(wú)人機(jī)編隊(duì)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)20-21
• 1.2 本文研究?jī)?nèi)容21-23
• 第二章 相關(guān)理論知識(shí)介紹23-28
• 2.1 非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性理論23-25
• 2.2 反步設(shè)計(jì)方法25-26
• 2.3 編隊(duì)控制26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 系統(tǒng)模型建立28-37
• 3.1 問(wèn)題描述28
• 3.2 四旋翼無(wú)人機(jī)模型的建立28-32
• 3.3 對(duì)四旋翼無(wú)人機(jī)飛行原理的分析32-34
• 3.4 四旋翼無(wú)人機(jī)模型特點(diǎn)的分析34-35
• 3.5 Leader-Follower模型介紹35-36
• 3.6 本章小結(jié)36-37
• 第四章 Leader-Follower軌跡產(chǎn)生器的設(shè)計(jì)37-47
• 4.1 問(wèn)題描述37-38
• 4.2 控制律設(shè)計(jì)38-42
• 4.3 穩(wěn)定性分析42-43
• 4.4 仿真結(jié)果43-46
• 4.5 本章小結(jié)46-47
• 第五章 Leader-Follower軌跡跟蹤器的設(shè)計(jì)47-61
• 5.1 問(wèn)題描述47-49
• 5.2 控制律設(shè)計(jì)49-53
• 5.2.1 姿態(tài)控制子系統(tǒng)50-51
• 5.2.2 位移控制子系統(tǒng)51-53
• 5.3 穩(wěn)定性分析53-54
• 5.4 仿真結(jié)果54-59
• 5.4.1 軌跡跟蹤器的仿真驗(yàn)證54-58
• 5.4.2 編隊(duì)控制器的仿真驗(yàn)證58-59
• 5.5 本章小結(jié)59-61
• 第六章 總結(jié)與展望61-64
• 6.1 全文總結(jié)61-62
• 6.1.1 研究?jī)?nèi)容總結(jié)61-62
• 6.1.2 研究成果總結(jié)62
• 6.2 全文展望62-64
• 6.2.1 研究?jī)?nèi)容展望63
• 6.2.2 研究成果展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 附錄1 程序清單67-68
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文68-69
• 致謝69

【相似文獻(xiàn)】

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