四旋翼飞行器的有界输出控制
发布时间：2020-07-08 15:32
【摘要】：本文主要针对四旋翼飞行器有界输出控制进行了研究,系统输出为四旋翼飞行器实际的位置和姿态。在四旋翼飞行器实际飞行中,为了保证系统的安全,通常会对系统输出的值域做出严格限制或者保证系统输出的超调量保持在一定的范围内。本文的主要控制目标为设计有界输出控制器使得四旋翼飞行器系统不仅能保证所有信号一致有界,而且能够保证系统输出始终保持在预先设定的安全范围内。本文的主要研究内容有以下几个方面:(1)对四旋翼飞行器的机械结构以及它的飞行原理进行了分析,建立了地面坐标系和机体坐标系以便对四旋翼飞行器进行受力分析,采用牛顿-欧拉法对它进行数学建模,并介绍了本文所用Qba112实验平台。(2)为了改善四旋翼飞行器实际起飞时超调过大问题,提出了一种基于障碍Lyapunov函数的有界输出控制方案,该方案利用障碍Lyapunov函数将传统滑模面约束在一定的范围内,从而使系统输出始终保持在安全的范围内,仿真和实验结果表明四旋翼飞行器系统不仅能保证所有信号一致有界,而且能够保证系统输出始终保持在预先设定的范围内。(3)在四旋翼飞行器实际飞行过程中,由于受到外部干扰的影响以及硬件系统的限制,很难得到姿态子系统之间耦合项的精确值,往往会导致系统很难控制、性能很差。为了解决上述问题,在上一章的基础上提出了一种具有有界输出的四旋翼飞行器分散控制方案,利用分散控制来处理姿态系统之间的耦合项,仿真和实验结果表明了所设计控制方案的有效性。(4)针对四旋翼飞行器姿态子系统之间未知耦合项、未知转动惯量以及有界输出问题,提出了一种基于预定性能函数的分散控制器,通过分散控制来解决姿态系统之间的耦合项,利用Nussbaum函数来处理未知转动惯量,利用预定性能函数使系统输出误差能够收敛到预先设定的区间内,从而来保证系统输出始终保持在预先设定的范围内,仿真和实验结果表明了所设计控制方案的有效性。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V249.1
【图文】：
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本文编号：2746727
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V249.1
【图文】：
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