本文關鍵詞：四旋翼直升機姿態(tài)控制系統(tǒng)的自適應容錯控制算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：四旋翼直升機是一種結(jié)構(gòu)簡單、可垂直起降的多旋翼飛行器，在現(xiàn)代社會的軍事和民用領域都發(fā)揮著越來越重要的作用，但由于其姿態(tài)控制系統(tǒng)具有強耦合、過驅(qū)動等復雜特性，使其對外部干擾極為敏感，且容易發(fā)生故障，因此其容錯控制問題成為了近幾年來研究的熱點。本文針對四旋翼直升機的外部干擾以及執(zhí)行器故障，對其姿態(tài)控制系統(tǒng)的容錯控制問題進行了研究，提出并設計了四種不同的自適應容錯控制算法，其中研究的主要內(nèi)容如下： （1）首先，闡述了四旋翼直升機的結(jié)構(gòu)組成及飛行原理，根據(jù)系統(tǒng)的受力特點，基于拉格朗日方程建立了其姿態(tài)控制系統(tǒng)的數(shù)學模型。其次，詳細地介紹了本文的仿真研究對象，，三自由度四旋翼直升機半物理仿真平臺的系統(tǒng)組成及工作原理，并給出其模型的參數(shù)值。 （2）針對四旋翼直升機的外部干擾補償問題，本文運用模型參考自適應控制（MRAC）方法，在常規(guī)自適應控制器的基礎上，設計了干擾補償算法及其參數(shù)自適應律。本文設計的自適應補償控制器不僅實現(xiàn)了對外部干擾的補償，還確保了四旋翼直升機的姿態(tài)角能夠準確地跟蹤參考系統(tǒng)的狀態(tài)輸出。 （3）針對四旋翼直升機的執(zhí)行器故障以及外部干擾，基于干擾觀測器和切換控制策略，提出了一種自適應容錯控制方案，實現(xiàn)了對其執(zhí)行器卡死故障及外部干擾的補償。然后又繼而考慮了執(zhí)行器的部分失效故障，通過引入系統(tǒng)狀態(tài)及其誤差的反饋，設計了一種直接自適應容錯控制算法，在執(zhí)行器故障參數(shù)和外部干擾的上界均未知的情況下，該算法既實現(xiàn)了對外部干擾和執(zhí)行器故障的補償，又保證了姿態(tài)角的跟蹤性能。 （4）在上述研究的基礎上，繼續(xù)考慮了系統(tǒng)的參數(shù)不確定性，針對四旋翼直升機的外部干擾、執(zhí)行器故障以及系統(tǒng)參數(shù)不確定性，通過引入系統(tǒng)狀態(tài)及其誤差的反饋，設計了一種直接自適應容錯控制器，該算法的設計有效地保證了四旋翼直升機的姿態(tài)角對參考系統(tǒng)狀態(tài)的有界跟蹤。 （5）將上述方案應用于三自由度四旋翼直升機半物理平臺進行數(shù)字仿真研究，仿真結(jié)果表明了本文設計方案的有效性和可行性。
【關鍵詞】：四旋翼直升機 外部干擾 執(zhí)行器故障 參數(shù)不確定性 自適應容錯控制 干擾觀測器
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：V275.1;V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 研究背景及研究意義12-13
• 1.2 容錯控制技術及自適應控制方法概述13-16
• 1.2.1 容錯控制技術介紹13-14
• 1.2.2 自適應控制方法介紹14-16
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3.1 四旋翼直升機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3.2 四旋翼直升機容錯控制研究現(xiàn)狀18-20
• 1.4 論文主要內(nèi)容與章節(jié)安排20-22
• 第二章 四旋翼直升機姿態(tài)控制系統(tǒng)建模及半物理仿真平臺介紹22-29
• 2.1 引言22
• 2.2 四旋翼直升機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及飛行原理22-23
• 2.3 四旋翼直升機姿態(tài)控制系統(tǒng)建模23-26
• 2.4 3-DOF 四旋翼直升機半物理仿真平臺簡介26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-29
• 第三章 四旋翼直升機姿態(tài)控制系統(tǒng)的自適應干擾補償算法設計29-35
• 3.1 引言29
• 3.2 自適應控制器設計29-32
• 3.2.1 控制問題描述29-30
• 3.2.2 自適應補償控制律設計30-32
• 3.3 系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析32-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第四章 基于干擾觀測器的四旋翼姿態(tài)控制系統(tǒng)自適應容錯控制35-46
• 4.1 引言35
• 4.2 自適應控制器設計35-41
• 4.2.1 控制問題描述35-36
• 4.2.2 干擾觀測器設計36-37
• 4.2.3 自適應容錯控制律設計37-41
• 4.3 系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析41-45
• 4.4 本章小結(jié)45-46
• 第五章 四旋翼直升機姿態(tài)控制系統(tǒng)的直接自適應容錯算法設計46-55
• 5.1 引言46
• 5.2 自適應控制器設計46-51
• 5.2.1 控制問題描述46-47
• 5.2.2 自適應容錯控制律設計47-51
• 5.3 系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析51-53
• 5.4 本章小結(jié)53-55
• 第六章 含系統(tǒng)不確定性的四旋翼姿態(tài)控制系統(tǒng)自適應容錯控制55-65
• 6.1 引言55
• 6.2 自適應控制器設計55-61
• 6.2.1 控制問題描述55-57
• 6.2.2 自適應容錯控制器設計57-61
• 6.3 系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析61-63
• 6.4 本章小結(jié)63-65
• 第七章 總結(jié)與展望65-67
• 7.1 全文總結(jié)65-66
• 7.2 研究展望66-67
• 參考文獻67-72
• 致謝72-73
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文73

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 譚建豪;王耀南;王媛媛;張藝巍;王楚;陳謝沅澧;;旋翼飛行機器人研究進展[J];控制理論與應用;2015年10期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張智攀;四旋翼無人飛行器控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)研究[D];河北工程大學;2015年

  本文關鍵詞：四旋翼直升機姿態(tài)控制系統(tǒng)的自適應容錯控制算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：259761