基于滑模自适应迭代学习的四旋翼无人机轨迹跟踪

针对四旋翼无人机轨迹跟踪问题,在考虑外部扰动的情况下,提出一种滑模自适应迭代学习的控制算法。所设计的控制器由两部分组成：第一部分是滑模子控制器,作为四旋翼无人机系统的反馈控制器;第二部分是迭代学习子控制器,作为无人机系统的前馈控制器。在迭代学习过程中,迭代学习子控制器的增益可以根据轨迹跟踪误差自适应改变,能够提高四旋翼无人机的轨迹跟踪效果。最后通过软件仿真对所提出的四旋翼无人机轨迹跟踪算法的有效性进行验证。     

共轴八旋翼无人机神经自适应滑模控制设计

针对共轴八旋翼无人机位置与姿态的跟踪控制问题,在充分考虑模型不确定性及外部干扰的情况下,提出一种神经自适应滑模控制方法.首先,将共轴八旋翼无人机动力学系统分为两个子系统,即全驱动子系统和欠驱动子系统.然后,运用神经网络对模型参数不确定部分和外界干扰项进行估计,设计一种合适的滑模控制器,根据所设计的控制器和Lyapuno...     

基于观测器的四旋翼飞行器自适应滑模姿态控制

针对存在建模不确定性和外部干扰时四旋翼飞行器的姿态控制问题,提出一种基于观测器的自适应滑模控制算法。在建立四旋翼飞行器姿态误差动力学模型的基础上,通过全局渐近收敛观测器获取系统的未知状态反馈量,利用自适应滑模控制抑制系统的不确定性和干扰,构建一种基于观测器的自适应滑模姿态控制器。基于Lyapunov的稳定性分析表明,该方法的跟踪误差是一致最终有界的。数值仿真实验结果表明,与现有滑模控制方法相比,所提方法具有更好的姿态跟踪性能和较高的抗干扰鲁棒性,能有效保证飞行器的姿态跟踪控制性能。     

基于滑模理论的旋翼无人机容错飞行系统研究

本文针对四旋翼无人机执行器发生故障的问题,进行了容错飞行控制系统的研究。首先建立四旋翼无人机带故障时的非线性模型,在应用积分滑模理论设计位置回路、姿态回路控制律时,通过用饱和函数代替滑动模态中的符号函数完成容错飞行控制系统设计,针对单个桨叶发生故障造成执行效率损失情况完成位置跟踪数字仿真,实验表明该控制器即使在执行效率损失25%时也能通过牺牲位置跟随的精度,保证无人机的安全、稳定飞行;通过正常的飞行试验表明该飞行控制系统具有较好的稳定性和飞行性能。     

滑模控制的四旋翼无人机拓展状态观测器设计

针对带有扰动及不确定性的四旋翼无人机的稳定性问题,提出了一种基于滑模控制方法的拓展状态观测器。首先,根据机体坐标系和地面坐标系的转化,利用反步控制方法构造无人机的动力学模型;然后,设计拓展状态观测器,用来恢复系统的状态以及对系统所有扰动及不确定性进行估计;可以实现误差快速收敛以及足够高的估计精度;同时,设计了滑模控制器,结合李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式方法,提出了观测器的稳定性条件;最后,通过数值仿真对其有效性进行了验证。     

基于反步自适应技术的四旋翼无人机执行器故障问题研究

四旋翼无人机是一个具有多变量、强耦合、强非线性特性的欠驱动非稳定被控对象,快速准确地进行故障诊断对实现无人机安全飞行具有重要意义.基于Newton-Euler运动定理建立四旋翼无人机动力学方程,针对四旋翼无人机执行器故障基于反步法、Lyapunov理论结合自适应技术推导出自适应律,反解出滚转角、俯仰角的期望值,从而进行...     

基于改进MPC算法的四旋翼无人机轨迹跟踪控制

本文针对四旋翼无人机轨迹跟踪控制过程中容易受到风扰的问题,提出了一种模型预测控制(MPC)与扩展状态观测器(ESO)相结合的轨迹跟踪控制方法。采用双闭环控制结构,使四旋翼无人机在风的干扰下按照参考轨迹稳定运行。该方法具有稳态误差小、抗干扰能力强的特点。最后在MATLAB中通过仿真验证了所述方法的有效性和可行性。     

基于积分滑模和ESO的四旋翼无人机容错控制

针对四旋翼无人机桨叶损伤故障的位置和姿态控制问题,设计一种基于积分滑模法和扩张状态观测器(ESO)的四旋翼无人机主动容错控制系统.建立了执行机构损伤故障下的无人机非线性模型,采用抗干扰能力较强的滑模控制法(SMC)设计姿态内环和位置外环基本控制器;为减小系统的稳态误差,引入积分环节,构造出积分滑模控制器;通过采用边界层...     

四旋翼无人机的滑模自抗扰姿态控制器设计

针对四旋翼无人机姿态控制过程中存在模型不确定和外界风干扰的问题,提出了一种内外环控制算法.内环设计了自抗扰控制器,利用扩张状态观测器以及非线性状态误差反馈控制器实时估计和补偿系统的总扰动;外环设计了非奇异终端滑模控制器来提高系统的响应速度;并对内外环的控制算法进行了稳定性证明.由姿态角跟踪仿真结果表明,所设计的控制器具...     

可重构飞行控制系统的滑模自适应控制律设计

当飞行控制系统操纵面发生损伤故障时,结合自适应思想,采用滑模控制方法进行重构飞行控制系统的设计.采用单位向量法设计滑模控制器,这种控制器由线性部分和非线性部分组成.线性部分采用改进的线性二次型最优控制器法进行计算,而非线性部分采用自适应增益来更好地适应故障情况.利用某型飞机的纵向飞行控制系统模型进行仿真,结果表明,带有自适应增益的滑模控制方法不仅适合于正常情况下的飞控系统设计,而且对操纵面损伤故障情况具有较强的适应能力,与固定增益情况相比,具有更好的跟踪效果和重构控制效果.     

Adaptive Fuzzy Sliding Mode Control Algorithm for a Non-Affine Nonlinear System

This paper concerns the design of robust controller for a nonlinear system that can be represented or approximated in a non-affine form. The control algorithm is based on sliding mode control that incorporates a fuzzy tuning technique, and it superposes equivalent control, switching control, and fuzzy control. An equivalent control law is firstly designed based on a nominal system model that was obtained by using curve fitting techniques under MATLAB. Switching control is then added to guarantee that the state reaches the sliding surface in the presence of parameter and disturbance uncertainties. Also, fuzzy tuning schemes, which can be supported by learning techniques derived from neural networks, are employed to improve control performance and to reduce chattering in the sliding mode. To verify the performance of this controller, an experimental platform of a pneumatically actuated top-guided single-seated control valve, which belongs to a classical complex nonlinear system, was constructed. Also, the experimental results show that high performance and attenuated chatter are achieved and thus verify the validity of the proposed control approach to dynamic systems characterized by severe uncertainties.     

机械臂自适应非奇异快速终端滑模控制

针对刚性机械臂有限时间鲁棒控制问题,提出了一种新的自适应非奇异快速终端滑模控制方法.该方法将非奇异快速终端滑模控制与自适应律相结合,使用非奇异快速终端滑模面加快机械臂轨迹跟踪误差的收敛速度,解决了终端滑模中的奇异问题;通过双曲正切函数代替符号函数减小控制输入的抖振;利用自适应律对未知的外部扰动和系统的不确定性进行估计,...     

一类离散时间系统的间接自适应模糊滑模控制

提出了适用于一类不确定离散时间系统的间接自适应模糊滑模控制策略。首先,根据指数趋近律得到离散滑模控制的理想控制律,然后,用两个模糊系统近似其中的未知函数,用第三个模糊系统近似切换控制。模糊系统的参数向量由带参数投影的自适应律在线调整。证明了该控制算法可以保证闭环系统状态有界,且跟踪误差收敛到原点的小邻域内。仿真结果在表明算法有效性的同时具备减轻振颤的能力。     

动中通多子阵天线自适应PID滑模稳定控制

动中通在载体运动中进行卫星通信时,天线受到各类扰动的影响而不能准确对准卫星,降低了通信质量。为了解决此问题,设计了一种自适应滑模天线姿态稳定控制器。首先建立了动中通天线系统的动力学模型;基于此模型,采用PID滑模面设计了天线的滑模姿态控制器;通过对扰动的自适应估计,在扰动上界未知情况下获得了平滑的滑模控制输入;将PID方法引入控制器设计,提高了系统的动态响应速度。仿真结果表明,所设计控制器具有良好的动态响应特性和控制精度,且控制电压输出无抖振。     

Adaptive Fuzzy Control for Stochastic Nonlinear Systems via Sliding Mode Method

In this paper, an adaptive fuzzy controller is designed for a nonlinear stochastic system to track the given reference via the sliding mode method. The nonlinear stochastic system is modeled by a deterministic nonlinear system with white noise obtained from the derivative of a Wiener process, which eventually generates an Itô differential equation. Compared with existing results, the main advantage is that information of the nonlinear functions is not required. Under the designed controller with the proposed update laws, the tracking error trajectories converge to an arbitrary small region around zero in the mean square norm. Simulations to show the efficiency of the proposed controller are provided.     

超机动飞行快回路的自适应模糊滑模控制

针对超机动飞行快回路的不确定非线性模型,提出了一种利用自适应模糊滑模控制器算法。在所得的最终控制信号中,采用模糊逻辑系统来逼近未知系统函数和开关项;所设计的鲁棒自适应律用来减小逼近误差,从而有效降低抖振。仿真结果表明,所设计的控制律能在过失速机动条件下控制飞机跟踪指令飞行,确保系统具有良好的动态和稳态性能,而且控制器具有很强的鲁棒性。     

移动机器人全局轨迹跟踪的自适应滑模控制

讨论了两驱动后轮角速度为控制输入的移动机器人轨迹跟踪问题，针对含有未知参数的非完整移动机器人运动学模型．基于反演（backstepping）控制算法的思想设计了变结构控制的切换函数，并由此构造了具有全局渐近稳定的白适应滑模轨迹跟踪控制器。该方法设计过程简单并具有直观的稳定性分析，适用于移动机器人的全局轨迹跟踪控制。仿真结果表明了该方法的有效性和正确性。     

基于神经网络仿射非线性系统滑模自适应控制

研究了一类单输入单输出仿射非线性系统的自适应控制问题.采用反馈线性化方法设计控制器,用神经网络逼近系统中的未知非线性函数,并在神经网络权值的自适应律中引入权值误差的概念,以改善系统的动态性能.同时采用滑模控制方法设计补偿器,提高了系统的鲁棒性.理论分析及仿真结果表明,所设计的控制器,不仅能解决该系统的轨迹跟踪控制问题,...     

Adaptive Dynamic Sliding Mode Control for Near Space Vehicles Under Actuator Faults

A novel adaptive dynamic sliding mode (ADSM) fault-tolerant control (FTC) methodology is developed for near space vehicle attitude control systems with actuator faults in this paper. The proposed ADSM approach combines dynamic sliding mode with adaptive control strategies that can make the systems stable and accurately track the desired signals in the presence of external disturbances, model parameter uncertainties, and even actuator faults. Firstly, the attitude dynamic model of X-33 and its faulty model are introduced, then the ADSM control and fault-tolerant control laws are designed for outer-loop and inner-loop, respectively. Finally, in comparison with one existing approach, the simulation results are provided to show the effectiveness of the proposed FTC scheme.