欠驱动四旋翼飞行器全局轨迹跟踪滑模控制

发布时间：2019-05-01 06:00

【摘要】：针对欠驱动四旋翼飞行器提出了一种基于全局稳定的轨迹跟踪控制算法。对于系统欠驱动位置子系统,通过设计虚拟有界控制输入,将系统欠驱动部分构造成具有全局Lipschitz稳定的闭环系统,设计了使位置跟踪误差全局稳定的轨迹跟踪控制器。在存在外界干扰的情况下,采用滑模设计方法设计系统姿态子系统控制器,使得姿态子系统以指数收敛速率快速跟踪参考输入信号及中间指令信号。并利用李亚普诺夫理论证明了整个闭环系统的全局渐进稳定性。理论分析和仿真结果表明,该方法在方便控制器设计的同时,可保证系统空间位置和姿态角快速跟踪参考信号。
[Abstract]:A trajectory tracking control algorithm based on global stability for under-actuated four-rotor aircraft is proposed. For the under-driven position subsystem of the system, by designing the virtual bounded control input, the under-driven part of the system is constructed into a closed-loop system with global Lipschitz stability, and a trajectory tracking controller is designed to make the position tracking error globally stable. In the presence of external interference, the sliding mode design method is used to design the attitude subsystem controller, so that the attitude subsystem can quickly track the reference input signal and the intermediate instruction signal at the exponential convergence rate. The global asymptotic stability of the whole closed-loop system is proved by using Lyapunov theory. The theoretical analysis and simulation results show that the proposed method is convenient for the controller design and can guarantee the fast tracking of the reference signal of the space position and attitude angle of the system.
【作者单位】： 山东劳动职业技术学院电气及自动化系;北京航空航天大学自动化与电气工程学院;太原科技大学复杂系统与计算智能实验室;
【基金】：高校博士点基金项目(20121102110008) 山东省青年骨干教师国内访学项目
【分类号】：V249.1

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 甄红涛;齐晓慧;夏明旗;苏立军;;四旋翼无人机鲁棒自适应姿态控制[J];控制工程;2013年05期

2 贾鹤鸣;王璐;;欠驱动垂直起降UAV的全局K指数轨迹跟踪[J];中南大学学报(自然科学版);2013年08期

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘锦涛;吴文海;李静;周思羽;;四旋翼无人机SO(3)自适应控制器设计[J];控制工程;2016年08期

2 王元超;孙辉;;基于VTOL飞行器的滑模控制器设计[J];计算机测量与控制;2016年06期

3 陈雯雯;刘明;雷建和;王冲;李伟;;基于Sigmoid函数的四旋翼无人机轨迹规划算法[J];控制工程;2016年06期

4 侯明冬;刘金琨;田杰;;欠驱动四旋翼飞行器全局轨迹跟踪滑模控制[J];控制工程;2016年06期

5 罗云林;李硕;张自力;马光;;四旋翼飞行器控制系统稳定性能研究[J];计算机仿真;2016年04期

6 陈国定;程嘉晖;张晓峰;柳正扬;;四旋翼无人机飞行姿态模型参考自适应控制[J];计算机系统应用;2015年11期

7 贺翔;陈奕梅;郭建川;修春波;;四旋翼无人飞行器双闭环PID控制器设计[J];制造业自动化;2015年18期

8 马敏;张洋;周苗苗;李新健;;基于自适应单神经元PID的四旋翼飞行控制研究[J];计算机测量与控制;2015年08期

9 曹欢;恒庆海;;四旋翼姿态轨迹跟踪的滑模鲁棒自适应控制[J];北京信息科技大学学报(自然科学版);2015年02期

10 张建明;邱联奎;刘启亮;;四旋翼飞行器姿态的自适应反演滑模控制研究[J];计算机仿真;2015年03期

【二级参考文献】

相关期刊论文 前5条

1 曹立佳;张胜修;刘毅男;刘英;张盈;;带有自适应参数近似的块控反步飞行控制器设计[J];航空学报;2011年12期

2 樊鹏辉;王新华;蔡开元;;可垂直起降、高速前飞的飞行器设计与控制[J];控制理论与应用;2010年09期

3 李茂青;;基于受控拉格朗日函数的垂直起降飞机控制器设计[J];控制理论与应用;2010年06期

4 刘盛平;陆震;吴立成;;垂直起降飞机的全局轨迹跟踪控制[J];控制与决策;2007年08期

5 韩京清，王伟;非线性跟踪─微分器[J];系统科学与数学;1994年02期

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 周祥龙,赵景波;欠驱动非线性控制方法综述[J];工业仪表与自动化装置;2004年05期

2 高丙团;陈宏钧;张晓华;;欠驱动机械系统控制设计综述[J];电机与控制学报;2006年05期

3 陈炜,余跃庆,张绪平;欠驱动机器人研究综述[J];机械设计与研究;2005年04期

4 何广平,陆震,王凤翔;平面三连杆欠驱动机械臂谐波函数控制方法[J];航空学报;2004年05期

5 赵国良;韩冰;;欠驱动船舶的光滑时变指数镇定[J];控制理论与应用;2006年05期

6 张友根;张友安;贾永强;;欠驱动系统控制方法实现导弹时间与角度协同[J];海军航空工程学院学报;2011年02期

7 赵旖旎;程红太;张晓华;;基于能量的欠驱动双臂机器人悬摆动态伺服控制[J];西南交通大学学报;2009年03期

8 程春华;胡云安;吴进华;黄诘;;欠驱动船舶的光滑时变全局渐近镇定[J];海军航空工程学院学报;2013年05期

9 陈晔;王德石;;欠驱动关节机械臂位置控制研究[J];海军工程大学学报;2007年05期

10 何朕;王广雄;杨文哲;;一类欠驱动系统的频域反步法设计[J];电机与控制学报;2012年02期

相关会议论文 前6条

1 戈新生;姜文超;;一类欠驱动旋转摆的非线性控制[A];第八届全国动力学与控制学术会议论文集[C];2008年

2 王芳;张洪华;;欠驱动刚性航天器旋转轴稳定研究[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集（下册）[C];2006年

3 苏晓鹭;于洋;葛斌;;蚁群算法在欠驱动系统Pendubot优化控制中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

4 苏朋;戈新生;;欠驱动陀螺摆的摇起和平衡控制研究[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年

5 黄用华;黄渭;庄未;黄美发;钟永全;;一种无机械平衡调节器自行车机器人的惯性参数辨识[A];2013年中国智能自动化学术会议论文集（第三分册）[C];2013年

6 方勇纯;Darren Dawson;王鸿鹏;;欠驱动吊车非线性控制系统设计及实验[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年

相关博士学位论文 前10条

1 夏德银;一类欠驱动机械系统的起摆控制方法研究[D];东北大学;2014年

2 刘庆波;水平运动的欠驱动机器人运动规划与控制研究[D];北京工业大学;2009年

3 刘杨;欠驱动水面船舶的非线性自适应控制研究[D];大连海事大学;2010年

4 韩冰;欠驱动船舶非线性控制研究[D];哈尔滨工程大学;2004年

5 程红太;一类欠驱动机械系统动态伺服控制研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

6 张安彩;欠驱动机械系统的运动控制研究[D];中南大学;2012年

7 丁凤;几类欠驱动机器人系统的滑模控制与应用[D];华中科技大学;2013年

8 王红睿;一类欠驱动系统输出跟踪控制问题的理论和方法研究[D];吉林大学;2009年

9 姜宇;欠驱动质量矩飞行器的控制设计方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

10 于瑞亭;欠驱动水面船舶的全局镇定控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 朱成龙;欠驱动系统的非线性控制研究[D];曲阜师范大学;2015年

2 王秀丽;非完整系统的自适应控制研究[D];曲阜师范大学;2015年

3 朱宏林;智能化塔式起重机欠驱动控制算法研究与系统设计[D];哈尔滨工业大学;2015年

4 孙晓洁;一种欠驱动垂摆式两轮车双闭环协调控制方法研究[D];大连理工大学;2015年

5 杨彬彬;一类欠驱动系统的稳定控制研究[D];华北电力大学;2015年

6 王耀禄;欠驱动船舶轨迹跟踪滑模非线性控制研究[D];大连海事大学;2015年

7 凌雪;切换滑模控制及其在欠驱动系统模型中的应用[D];东北大学;2013年

8 胡凯;星载可展桁架机构Radarsat-2的基础问题研究[D];上海交通大学;2015年

9 姚亮;三自由度欠驱动6R平面并联机构的分析及控制仿真研究[D];河北工业大学;2015年

10 杨叶雷;履带式欠驱动变形移动机器人机构研究[D];河北工业大学;2015年

，

本文编号：2469041