基于LESO的无人机紧密编队自抗扰滑模控制研究

发布时间：2021-12-11 02:33

　　多无人机协同编队飞行的工作模式可以在一定程度上提高单架无人机执行任务的效率,在军事领域和民用领域具有广阔的应用价值。考虑到多无人机在紧密编队过程中不可避免地会受到气动耦合与阵风等各类不确定干扰,若简单地采用线性化方法进行控制律设计显然是不合适的。对于具有非线性、欠驱动、强耦合特性的无人机紧密编队飞行系统,本文提出一种改进的自抗扰滑模控制算法。针对模型中存在的气动耦合等不确定干扰因素,设计相应的扩张状态观测器进行实时估计并在控制律中补偿;针对自抗扰控制器参数配置难度大和欠驱动系统的控制问题,基于滑模变结构控制理论设计复合编队控制器,这是本文的创新之处。最后通过Lyapunov函数证明跟踪误差一致收敛到零,并进行了MATLAB仿真分析。主要从以下几个方面进行深度研究:首先,基于通用的“长机-僚机”结构策略并正确建立坐标系,详细推导出无人机机间相对运动学方程;采用马蹄涡模型简化编队队列中的涡流效应,基于Biot-Savart定律具体计算出各方向上气动力增量变化和稳定性导数,建立了完整的编队飞行系统空间模型,并进行了数值仿真,比较有无气动耦合两种情形下的飞行结果,得到一些有用的结论。其次,采用... 

【文章来源】：广东工业大学广东省

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

典型固定翼和旋翼无人机

图 1-2 无人机编队的基本构型Fig. 1-2 Basic configuration of UAVs formation当无人机采用近距离编队方式，即紧密编队方式时，还必须充分考虑尖对僚机施加的气动涡流影响。前后气动涡流的相互叠加、各无人机间的随机性因素的影响，为多无人机编队飞行控制问题增加了难度，这些在接幅中将会详细论述。理论上是不希望出现这种涡流的，然而对鸟类的迁徙学研究，发现第i架飞机产生的上洗气流，会使得第 i 1架飞机升力增加，阻有利于长时间飞行[6]。这有关于编队最佳位置确定的研究，本文的研究重何克服这种阻力保持编队飞行。1.3 无人机编队控制方法综述无人机紧密编队飞行过程中存在的各种模型不确定因素使得系统成

图 2-1 地面基准坐标系Fig. 2-1 Earth-surface inertial reference frame(Reference coordinate frame)W W WO x y z，简是以长机为参照进行控制，一旦长机发生故编队模式多是以虚拟长机为目标，但需要以机故障导致编队失控，旋转参考坐标系 B 向为僚机航行速度WV 方向，y轴在同一水手定则确定方向。这样，长机相对僚机的坐

【参考文献】：
期刊论文
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[3]基于双曲正切函数的二阶时变参数扩张状态观测器[J]. 于洪国,康忠健,陈瑶.  控制理论与应用. 2016(04)
[4]三维动态环境下多无人机编队分布式保持控制[J]. 邵壮,祝小平,周洲,张波,王彦雄.  控制与决策. 2016(06)
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博士论文
[1]无人机自主编队飞行控制系统设计方法及应用研究[D]. 万婧.复旦大学 2009
[2]多无人机协同编队仿生飞行控制关键技术研究[D]. 樊琼剑.南京航空航天大学 2008

硕士论文
[1]无人机仿生紧密编队飞行控制技术研究[D]. 刘成功.南京航空航天大学 2009
[2]滑模变结构控制系统抖振抑制方法的研究[D]. 李琳.大连理工大学 2006



本文编号：3533852