本文關(guān)鍵詞：旋翼無人機的自適應模糊協(xié)同控制

  更多相關(guān)文章： 自適應模糊控制 多旋翼無人機 協(xié)同控制 ∞控制 軌跡跟蹤

【摘要】：多旋翼無人機由于其性價比高、實用性強等特點,越來越受到人類的重視,其應用越來越廣泛。但由于其動態(tài)系統(tǒng)為非線性、強耦合,并且對外界及自身系統(tǒng)干擾敏感等特點使其系統(tǒng)難以控制。本文針對多旋翼無人機的姿態(tài)系統(tǒng),設計了自適應模糊控制器,使其系統(tǒng)得到穩(wěn)定控制,并且加入了∞控制,抑制干擾。協(xié)同行為是自然界中特別常見的現(xiàn)象,簡單的描述為一群生物個體在運動過程中相互之間進行局部信息通信,共同完成一個比較復雜的任務,相互之間行為不會發(fā)生碰撞,并且距離和速度趨于一致。這種協(xié)同行為的存在有利于各種生物的生存和基因的延續(xù),可以完成單個個體無法完成的任務,節(jié)約能量,提高效率。將這種機制應用于多旋翼無人機上,可以實現(xiàn)多架多旋翼的編隊飛行。其魯棒性、可適應性和靈活性等特點,更適合執(zhí)行復雜的任務。本論文主要研究了多旋翼無人機,針對其姿態(tài)系統(tǒng)的非線性和多變量的特點,設計了自適應模糊控制器,并結(jié)合協(xié)同控制算法,實現(xiàn)了多架多旋翼無人機的協(xié)同行為,驗證了所設計的控制器的有效性。主要工作如下:1、多旋翼無人機是欠驅(qū)動、強耦合的系統(tǒng),為了提高控制飛行器的穩(wěn)定性,設計了自適應模糊控制器,加入∞控制,并且解決了在有干擾的情況下,旋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)對姿態(tài)角的穩(wěn)定跟蹤,誤差收斂為零;2、通過引進虛擬變量,將旋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的自適應模糊控制器與位置子系統(tǒng)的協(xié)同控制算法相結(jié)合,通過實現(xiàn)協(xié)同控制驗證了自適應模糊控制器的有效性。3、應用Lyapunov理論和La Salle不變理論,證明了所設計的控制器的穩(wěn)定性。本論文的主要創(chuàng)新點:一方面針對四旋翼無人機的姿態(tài)系統(tǒng)設計了自適應模糊控制器,加入了∞控制,有效的實現(xiàn)了跟蹤姿態(tài)角,并且在外界干擾的情況下使得系統(tǒng)跟蹤誤差衰減到任意小。另一方面,引進了虛擬控制,利用協(xié)同控制算法計算出實現(xiàn)多架多旋翼無人機協(xié)同控制行為需要的姿態(tài)角,結(jié)合自適應模糊控制器,實現(xiàn)協(xié)同行為,抑制干擾。以上工作,通過matlab仿真驗證所設計的控制器有效。
【關(guān)鍵詞】：自適應模糊控制 多旋翼無人機 協(xié)同控制 ∞控制 軌跡跟蹤
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V279;V249.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 引言10
• 1.2 研究背景及研究意義10-13
• 1.2.1 協(xié)同控制及無人機的研究11-12
• 1.2.2 自適應模糊控制的研究12-13
• 1.3 國內(nèi)外研究概況13-16
• 1.4 本文的研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排16-17
• 第二章 問題和方案17-25
• 2.1 四旋翼無人機的控制問題17-21
• 2.1.1 四旋翼無人機17-19
• 2.1.2 四旋翼的動力學模型19-21
• 2.2 旋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的控制方案21-22
• 2.3 位置子系統(tǒng)的協(xié)同控制方案22-23
• 2.4 設計的總體方案23
• 2.5 本章小結(jié)23-25
• 第三章 自適應模糊控制器設計25-38
• 3.1 系統(tǒng)和問題描述25-26
• 3.2 設計自適應模糊控制器26-31
• 3.3 自適應模糊控制器跟蹤有效性證明31-33
• 3.4 仿真結(jié)果33-36
• 3.5 本章小結(jié)36-38
• 第四章 四旋翼無人機的協(xié)同控制實現(xiàn)38-60
• 4.1 系統(tǒng)總體框圖38-39
• 4.2 控制目標及數(shù)學描述39-40
• 4.3 無人機的位置子系統(tǒng)的控制40-42
• 4.4 Flocking算法42-45
• 4.4.1 勢能函數(shù)42-43
• 4.4.2 實現(xiàn)Flcoking43-45
• 4.5 自適應模糊控制器與Flocking控制相結(jié)合45-46
• 4.6 穩(wěn)定性證明46-53
• 4.6.1 基本概念47-48
• 4.6.2 鄰接網(wǎng)絡和拉普拉斯圖的一致性48-49
• 4.6.3 總體動態(tài)49-50
• 4.6.4 Flocking算法的穩(wěn)定分析50-53
• 4.7 仿真結(jié)果53-57
• 4.8 本章小結(jié)57-60
• 第五章 全文總結(jié)和展望60-62
• 5.1 全文總結(jié)60
• 5.2 工作展望60-62
• 致謝62-63
• 參考文獻63-67
• 攻碩期間取得的研究成果67-68

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