多约束条件下多运动体协同控制技术研究

发布时间：2017-05-16 08:05

  本文关键词：多约束条件下多运动体协同控制技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在军用航空领域,随着对飞行器系统任务效能要求的不断提升和飞行环境的愈加复杂化,利用多种/多个飞行器协同完成任务的模式具有重要的实际意义,这进而推动了多运动体协同控制理论和技术的快速发展。然而,多运动体协同控制技术的研究目前存在三方面的不足:1)较少考虑实际运动体模型中的不确定性,即控制律设计条件中往往假设运动体的动力学模型完全已知或不受外界干扰;2)控制律设计往往忽略了作动器饱和这种实际约束;3)往往假设运动体的所有状态信息都是精确可测的。对此,本论文研究多约束条件下多运动体的鲁棒分布式协同控制技术,并把相关的鲁棒控制技术应用到多飞行器协同控制问题中。具体来讲,本论文完成的工作主要包括以下三个部分。(1)借助于图论知识,描述多个运动体之间的信息交换拓扑;根据牛顿第二定律,建立二阶系统模型;基于该模型,考虑每个运动体的作动器饱和约束,针对有无速度测量两种条件,分别设计位置一致性跟踪控制律(状态反馈和输出反馈)。理论证明了闭环系统跟踪误差的收敛性,并通过仿真检验了相关结论。(2)考虑运动体动力学方程的受扰特性,分别针对有无速度测量两种条件设计了鲁棒的位置一致性跟踪控制律。该控制律结构上包括稳定器和干扰估计器两部分。借助于李亚普诺夫第二法、拉塞尔不变集原理和barbalat?引理证明误差系统是小信号L?稳定和局部输入状态稳定的,并证明了干扰估计器的引入能有效抑制运动体质量摄动和外界干扰对系统跟踪精度的影响。通过仿真,对比了补偿前后跟踪误差的最终界。同时,探讨了干扰估计器阶数对系统跟踪精度的影响。(3)利用全局坐标变换、反馈线性化技术、以及针对双积分系统的设计结果,分别针对多飞行器协同定点打击、协同移动目标跟踪,编队飞行三种作战任务,设计相应的鲁棒飞行控制律。通过数值仿真,验证了这三种作战模式下控制律的有效性,检验了干扰补偿对飞行过程中外界扰动的抑制性能。
【关键词】：多运动体系统 协同控制 干扰估计器 作动器饱和 鲁棒控制
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：V249.1

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本文编号：370271