本文關(guān)鍵詞：無人機(jī)非線性控制方法研究

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【摘要】：無人機(jī)自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)是UAV的核心部分,無人機(jī)的性能很大程度上取決于它的飛行控制系統(tǒng)性能和其中的飛行控制律的設(shè)計(jì)。本文主要研究在反步控制方法基礎(chǔ)上,引入浸入映射與不變流形(II)方法在無人機(jī)非線性控制方面的應(yīng)用。為了應(yīng)對關(guān)于無人機(jī)的性能與可靠性日益增長的需求,以及非線性氣動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)效應(yīng),包括控制面飽和、速率受限、未建模動(dòng)態(tài)和時(shí)變動(dòng)力學(xué)�？紤]到的非線性控制器方法包括增益調(diào)節(jié)、模型預(yù)測控制、反步、動(dòng)態(tài)逆、模型參考自適應(yīng)、基于模型的容錯(cuò)控制等,以及本文重點(diǎn)闡述的II方法。本文通過建立無人機(jī)飛行動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)原理,對其非線性特性進(jìn)行分析,建立關(guān)于無人機(jī)非線性控制器和算法的設(shè)計(jì)框架,從而為非線性飛行控制系統(tǒng)當(dāng)中常見三種情形,即氣動(dòng)參數(shù)未知、未知干擾與未建模動(dòng)態(tài)、某些狀態(tài)不可測等情形建立起一個(gè)統(tǒng)一的算法框架�；贗I方法建立關(guān)于未知?dú)鈩?dòng)參數(shù)的非線性估計(jì)器,在完成對時(shí)變航跡傾斜角進(jìn)行跟蹤的同時(shí),建立了對于未知參數(shù)逼近的誤差模型,突破了傳統(tǒng)的關(guān)于確定性等價(jià)條件的約束,并且估計(jì)參數(shù)能夠逼近其真實(shí)值。針對執(zhí)行機(jī)構(gòu)(舵機(jī))存在的強(qiáng)非線性特性(包括間隙、飽和、死區(qū)),將其轉(zhuǎn)化為“廣義干擾”和線性反饋值的和,建立關(guān)于未知干擾的干擾估計(jì)器,使得該估計(jì)器能夠跟蹤時(shí)變的未知干擾。同時(shí),以反步控制為主要方法,結(jié)合指令濾波器,最終執(zhí)行對飛行高度與速度地跟蹤,并且給出了未提供干擾估計(jì)和補(bǔ)償?shù)那樾?對比結(jié)果表明了所提方法的準(zhǔn)確性和有效性。面對以航跡傾斜角和航向角為狀態(tài)、過載和速度滾轉(zhuǎn)角為控制輸入的非仿射非線性飛行控制系統(tǒng),通過合并增廣項(xiàng)和對原有控制量的求導(dǎo),使得原系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)閲?yán)格反饋形式,基于II方法建立了關(guān)于不可測的合并增廣項(xiàng)的狀態(tài)觀測器,結(jié)合反步控制,完成了基于輸出反饋控制的時(shí)變航跡角和航向角的跟蹤,并且具有良好的動(dòng)態(tài)過程。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V249.1;V279

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本文編號：1175330