小型无人直升机滑模控制算法的设计与实现

发布时间：2020-10-18 03:25

　　 小型无人直升机应用范围广泛,覆盖了军事、民用及科研等领域。但是小型无人直升机系统具有多变量、强耦合、时变性、非线性等特点,使控制变得非常困难。针对以上问题,本文提出了一种基于扰动观测器的高性能飞行控制算法。具体而言,本文的研究工作主要包括以下几个方面:(1)对小型无人直升机各部件的受力情况进行分析,根据机理建模方法建立了小型无人直升机的非线性数学模型并进行了合理的简化,为控制器的设计奠定基础。(2)针对小型无人直升机的轨迹追踪问题,本文首先利用传统滑模控制算法设计了小型无人直升机系统的位置环控制器和姿态环控制器。然后针对传统滑模控制算法出现的收敛速度慢和抖振严重问题,本文设计了快速终端滑模控制算法,有效提升了收敛速度,设计了干扰观测器用来补偿外部干扰和系统内部不确定性,从而减轻抖振。针对以上两种飞行控制算法,本文均利用Lyapunov定理证明了系统的闭环稳定性,利用SIMULINK仿真验证了控制算法的有效性。(3)根据无人直升机系统结构设计要求,完成了飞控系统的硬件设计和软件设计。搭建飞行试验平台,进行了小型无人直升机姿态控制飞行实验,验证了快速终端滑模控制算法的控制性能和控制品质。
【学位单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V275.1;V249.1
【部分图文】：

-2-b) Fazer R c) Fazer R G2图 1-1 雅马哈无人直升机Figure 1-1 Yamaha Unmanned Helicopter(2)美国的佐治亚理工学院佐治亚理工学院以 RMAX 为基础进一步开发出无人直升机 GTMax[17]，如2 所示，该无人直升机在飞行控制系统上搭载了导航模块以及视觉处理模块加入了路径规划算法，最终成功实现自主起降功能、悬停功能和机动飞行功

图 1-2 佐治亚理工学院 GTMaxFigure1-2 Yamaha Unmanned Helicopter加坡国立大学坡国立大学的小型无人直升机研究课题组，以 Raptor 90SE 直升机开发出了 SheLion (如图 1-3 所示)和 HeLion (如图 1-4 所示)小型无[1]。该小组将机理建模与系统辨识两种方法有机结合，建立的直升机更高的精确度。

图 1-2 佐治亚理工学院 GTMaxFigure1-2 Yamaha Unmanned Helicopter(3)新加坡国立大学新加坡国立大学的小型无人直升机研究课题组，以 Raptor 90SE 直升机为研究基础，开发出了 SheLion (如图 1-3 所示)和 HeLion (如图 1-4 所示)小型无人直升机系统[1]。该小组将机理建模与系统辨识两种方法有机结合，建立的直升机仿真模型具有更高的精确度。
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本文编号：2845731