基于参数估计的四旋翼无人机自适应鲁棒路径跟随控制器

为提高四旋翼无人机的路径跟随精度和飞行鲁棒性,提出一种基于参数估计的四旋翼无人机自适应鲁棒路径跟随控制器。该控制器能够自适应估计无人机模型中的陀螺效应因子和风阻系数,利用估计值补偿系统的控制输入,设计抗干扰项抵消外界环境的负面影响,提高了四旋翼无人机的路径跟随性能和抗干扰能力。建立四旋翼无人机的非线性力学模型,将无人机的路径跟随目标划分为姿态角目标和运动位置目标。利用反步滑模方法和自适应控制方法设计无人机的控制输入方程和估计值更新律。根据Lyapunov方法验证无人机姿态系统和运动位置系统的渐进稳定性。仿真实验和样机实验结果验证了所提控制器的有效性与优越性。     

四旋翼飞行器悬停建模及控制

四旋翼飞行器是近几年发展起来的具有低功耗、高机动性的一种无人机,具有较高的军用及民用价值.四旋翼飞行器悬停的控制模型可近似为一个线性定常欠驱强耦合系统.通过建模得出的状态空间表达式的状态矩阵A的特征值存在正实部,是一个不稳定系统.由于系统的不稳定利用二次型最优控制对系统进行镇定,同时得到悬停状态下某一虚拟能量指标达到最小值时的二次型最优控制.利用Matlab对系统进行分析及二次型最优控制相关参数的优化.     

基于滑模自适应的飞行器鲁棒姿态控制

针对一类不确定非线性系统,基于李亚普诺夫稳定性理论提出了滑模自适应算法。算法的核心为：将系统分为标称模型和包含建模误差、参数变化、干扰及未建模动态等在内的混合干扰项,用自适应控制实时逼近具有不确定性特征的系统输入系数,用鲁棒控制使系统的混合干扰在有限时间内减小到一个小范围内,用滑模控制最终消除不确定非线性系统的跟踪误差。不仅使系统有较好的鲁棒性,而且消除了传统滑模控制中系统输入的抖振现象。对微型飞行器的姿态控制系统进行了仿真研究,仿真结果验证了算法的有效性。     

基于动态逆的飞行器非线性鲁棒控制系统设计

将动态逆理论应用于飞行器控制系统设计中,设计非线性鲁棒控制器。首先进行动力学建模,然后基于动态逆理论设计非线性鲁棒控制器并给出仿真结果。仿真结果表明,与传统设计方法比较,该控制器具有较好的动态品质和较强的鲁棒性。     

自适应鲁棒PID控制器的设计

具有自适应鲁棒PID控制器的设计,把系统辨识技术引入PID的设计,参数辨识采用序列二次规划(SQP)算法.对于结构确定,参数变化的系统,可通过自适应中的参数辨识环节对系统参数进行在线辨识,由辨识的结果,利用鲁棒PID控制器的设计方法进行PID参数整定,整定的参数应用于PID控制器;当系统模型参数变化超过一定范围时,辨识环节重新对系统进行辨识,再进行参数整定.     

某四旋翼飞行器机架的模态分析

为了避免某四旋翼飞行器在执行任务过程中产生共振,对真实机架结构进行了建模,用有限元软件Workbench进行模态分析.通过提取机架的7～12阶固有模态,发现旋翼机的激振频率可有效避开其固有频率.结果表明,该方法可有效避免共振,增加飞行器任务执行的作业量及有效率,为该飞行器的设计、改进及其研究提出参考意见.     

卡尔曼滤波在四旋翼飞行器姿态测量中的应用

针对简单均值滤波很难满足要求的不足,介绍一种四旋翼飞行器系统飞行姿态测量的新算法。在使用传统的加速度传感器获取数据的基础上,使用卡尔曼滤波的方法,将加速度传感器数据和陀螺仪数据进行融合,以单片机为核心的惯性测量单元进行试验。结果表明,该算法能避免动态噪声对加速度传感器数据的影响,提高四旋翼飞行器姿态测量的精度。     

高超声速飞行器LPV鲁棒变增益控制

针对高超声速飞行器模型的非线性姿态控制问题,提出了一种LPV鲁棒变增益控制方法。对建模误差和测量误差中的可确定信息进一步提取,描述高超声速飞行器内在的非线性和时变特性,建立了参数不确定的LPV系统模型;通过求解线性矩阵不等式的凸优化问题,设计了具有自调节法则的鲁棒变增益控制律,可以有效地抑制不确定性和参数快速变化的影响,并具有良好的动态性能;通过仿真验证了控制律的有效性和鲁棒性。     

一种倾转四旋翼无人机及其过渡段姿态控制

为解决常规四旋翼无人机前飞速度慢、续航时间短、固定翼飞行器无法垂直起降和悬停的不足,设计一种小型倾转四旋翼QTR(quad tilt-rotor)无人机.建立QTR无人机的动力学模型,针对该无人机的过渡段姿态控制特点设计基于鲁棒伺服 LQR 控制理论的姿态控制器,针对 QTR 由垂直模式切换水平模式的过渡阶段设计控制策略,并通过仿真实验,对比传统控制方法进行验证.仿真结果表明:该无人机既兼顾传统四旋翼无人机的飞行功能,又能像固定翼飞行器一样进行长距离快速飞行.     

基于模型参考的电液伺服系统模糊自适应控制器

电液伺服系统的模型参考模糊自适应控制由参考模型,PID控制器和模糊自适应机构组成.参考模型产生期望的输出时频响应.模糊自适应机构根据该输出与PID控制系统输出之差及其变化率,产生模糊自适应信号,作用于系统,以保证系统的响应跟踪参考模型的输出响应.仿真表明,与传统PID控制相比,该控制器可有效抑制参数变化及负载扰动,具有较好的动态响应性能.     

四旋翼无人机反步积分自适应控制器设计

针对四旋翼无人机在实际应用过程中出现质量变化的情况,基于自适应控制理论设计质量观测器,用于实时观测无人机的质量并修正其质量参数.在经典反步控制器(CBC)基础上,结合质量观测器和第一类控制误差积分,提出反步积分自适应控制器(BIAC),用于无人机的轨迹跟踪控制.该控制器的设计过程基于Lyapunov稳定性理论,能够保证...     

一种新型抗干扰自适应控制的设计与仿真

提出了一种新型的抗干扰模型参考自适应控制的算法,该算法基于关联矩阵、理想匹配模型与LDU分解的抗干扰技术,可用于对各种干扰进行抑制,响应快速,能够确保系统的稳态响应指标和提高系统的瞬态响应性能。选用时变阶跃输入和不匹配干扰,对新型抗干扰自适应控制器与鲁棒伺服LQR控制器进行了对比仿真验证。结果表明,设计的抗干扰控制器对于不匹配扰动具有较强的鲁棒性。     

基于反演法的某制导迫弹鲁棒自适应控制器设计

设计了一种基于反演法的鲁棒自适应控制器,以解决制导迫弹在飞行中存在的气动参数不确定和未建模误差等问题,在设计过程中通过带有σ修正的参数自适应律对系统中的不确定参数进行在线估计,针对模型中的未建模误差,采用鲁棒函数抵消,在反演法的推导过程中,加入了一阶低通滤波器,得到虚拟控制量的微分,消除了传统反演法中的“项数膨胀”难题,并利用李雅普诺夫函数证明了该闭环系统为半全局稳定的。该设计方法放宽了对不确定项的限制,仿真结果证明了该方法的有效性。     

超空泡航行体的增益自适应变结构控制设计

针对超空泡航行体在实际巡航时具有其独特的运动特性,同时存在流体动力系数的摄动及尾部流体未知干扰等问题,提出了增益自适应变结构的控制方法。首先改进了目前普遍采用的超空泡航行体的数学模型,借鉴Backstepping思想设计了滑动模态面;采用增益自适应算法对干扰未知上界进行了估计,最后设计了基于变结构理论的控制器,并进行了数学仿真。仿真结果表明:该系统响应快速,具有很好的鲁棒稳定性能。     

某型防空导弹自适应自动驾驶仪设计

采用模型参考自适应控制理论中的Popov超稳定性方法,设计了某防空导弹的自适应自动驾驶仪,进行了数字仿真,给出了仿真结果,得出了结论.     

高精度电动舵机模糊自适应控制器设计

为了适应现代高性能飞行器要求,对电动舵机系统采用了模糊自适应PD控制设计。这种控制吸收了PID控制和模糊控制的优点,对系统的参数变化有较强的适应能力,尤其适合于数学模型未知、非线性和复杂的对象。通过在位置环上设计的模糊控制器,对前向通道PD控制器的参数进行优化和调整。最后在非线性舵系统模型上仿真证明,其动态特性优于传统的PID控制,并使系统具有较强的鲁棒性。