带有输入限制的自适应控制在无人机上的应用

发布时间：2017-07-21 01:18

  本文关键词：带有输入限制的自适应控制在无人机上的应用

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【摘要】：固定翼无人机的执行机构因其物理性质而具有饱和特性。在实际飞行过程中，，由于未考虑输入受限特性的制约，尤其是因发生故障使得无人机执行机构受损时，往往会导致实际飞行效果达不到所期望的性能指标，甚至是因飞行控制系统失效而发生坠机等严重后果。因此，本文针对带有输入受限的固定翼无人机动力学系统，采用鲁棒自适应控制方法设计了能够快速收敛以及稳定跟踪的自适应控制器，主要研究内容如下。 首先，分析固定翼无人机飞行原理，针对整个非线性系统进行数学建模，并用状态空间表达式表示线性化后的结果，然后通过分析其中的参数不确定性，建立了自适应控制算法的模型平台。 其次，针对参数不确定性，设计飞行控制器，包括正常未受限的混合自适应控制器与受限条件下的混合μ修正模型参考自适应控制器，从而保证无人机在正常情况及特殊情况下均可以跟踪给定信号，并且拥有良好的瞬态效应和稳定性。接下来针对自适应律中的参数：自适应增益，采用有界遗忘增益算法，进一步加快参数估计的收敛速率。另外，为了保证系统的鲁棒性，在已有自适应算法的基础上，利用投影算子做了进一步的改进。 最后，通过Lyapunov稳定性分析，证明算法的稳定性，并且在无人机动力学模型上进行仿真测试，验证算法的有效性。
【关键词】：无人机 模型参考自适应控制 输入受限 飞行控制 鲁棒性
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V279;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 本论文研究的背景和意义9-11
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.3 论文主要研究工作15-16
• 1.4 本章小结16-17
• 第2章 固定翼无人机数学建模17-31
• 2.1 引言17
• 2.2 无人机建模17-29
• 2.2.1 飞机动力学模型18-24
• 2.2.2 纵向模型24-26
• 2.2.3 横向模型26-29
• 2.3 基础模型29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 固定翼无人机自适应控制算法31-53
• 3.1 自适应控制31-37
• 3.1.1 算法特点31-33
• 3.1.2 稳定性理论33-37
• 3.2 模型参考自适应控制37-46
• 3.2.1 问题提出37-41
• 3.2.2 直接自适应控制41-43
• 3.2.3 间接自适应控制43-45
• 3.2.4 固定翼无人机自适应控制算法45-46
• 3.3 MATLAB 仿真与结果分析46-52
• 3.3.1 纵向仿真46-49
• 3.3.2 横向仿真49-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第4章 输入受限的固定翼无人机自适应控制器设计53-61
• 4.1 引言53
• 4.2 输入受限的自适应控制算法53-56
• 4.3 MATLAB 仿真与结果分析56-60
• 4.3.1 纵向仿真56-58
• 4.3.2 横向仿真58-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第5章 自适应控制器参数整定及鲁棒性设计61-73
• 5.1 引言61
• 5.2 有界遗忘增益61-65
• 5.2.1 有界遗忘增益算法介绍61-63
• 5.2.2 仿真结果63-65
• 5.3 投影算法65-72
• 5.3.1 投影算法介绍65-70
• 5.3.2 仿真结果70-72
• 5.4 本章小结72-73
• 结论73-75
• 参考文献75-79
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单79-80
• 致谢80

【参考文献】

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本文编号：570852