当前位置:主页 > 科技论文 > 自动化论文 >

输入约束下多旋翼飞行机器人的大范围镇定控制

发布时间:2018-07-29 10:10
【摘要】:多旋翼飞行机器人具有良好的飞行稳定性,受到了越来越多的关注.而在某些特殊应用中,如:从较大飞行器上实施空投、瞬态失稳恢复等,往往需要多旋翼飞行机器人从一个高度不稳定的非零初始状态安全、快速地切换到稳定飞行模态,这就是所谓的大范围镇定控制问题.解决该问题面临的主要困难是如何在调节过程中避免飞行机器人进入到输入饱和区,从而引起周期旋转运动,导致系统完全失控.本文针对该问题,以四旋翼飞行机器人为例,详细分析了控制输入约束形式,并对6自由度模型进行了适当简化,构建了二维平面下考虑控制输入约束的非线性动力学模型;在此基础上,基于控制Lyapunov函数概念,提出了一种改进的广义逐点最小范数控制策略,构建了输入约束下的四旋翼飞行机器人大范围镇定控制器.该方法具有明确的解析控制结构,所设计的控制器满足四旋翼飞行机器人的全部控制输入约束.仿真结果表明,对比常规的线性化控制策略,该方法能在考虑控制约束的前提下避免控制器失效,实现四旋翼飞行机器人的大范围渐进稳定.
[Abstract]:Multi-rotor flying robot has been paid more and more attention because of its good flight stability. However, in some special applications, such as aerial drop from a larger aircraft, transient instability recovery, etc., it is often necessary for a multi-rotor flying robot to switch quickly from a highly unstable non-zero initial state to a stable flight mode. This is called the problem of large-scale stabilization control. The main difficulty in solving this problem is how to avoid the flight robot entering the input saturation area in the course of adjustment, thus causing periodic rotation motion, resulting in the system completely out of control. In order to solve this problem, the control input constraint form is analyzed in detail, and the six degree of freedom model is appropriately simplified, and a nonlinear dynamic model with control input constraints in two-dimensional plane is constructed. On this basis, based on the concept of control Lyapunov function, an improved generalized point-by-point minimum norm control strategy is proposed, and a large-scale stabilization controller for a four-rotor flying robot with input constraints is constructed. The method has a clear analytical control structure, and the designed controller meets all the control input constraints of the four-rotor flying robot. The simulation results show that compared with the conventional linearization control strategy, the proposed method can avoid the failure of the controller and realize the asymptotic stability of the four-rotor flying robot on a large scale without considering the control constraints.
【作者单位】: 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室;中国科学院大学;奥克兰大学机械工程学院;
【基金】:基于知识学习的多旋翼飞行机器人非零初始状态控制方法研究(61273025) 非结构环境下基于非精确信息描述的机器人自主规划方法研究(61503369)资助~~
【分类号】:TP242

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 赵述龙;安宏雷;刘建平;马宏绪;;四旋翼飞行器模型的气动参数辨识[J];电子测量与仪器学报;2013年08期

2 王林芳;旋翼动平衡试验的参数测量和调整[J];测控技术;1985年01期

3 陈文轩;;一个方便实用的旋翼数据库[J];直升机技术;1999年02期

4 杨茂;李小龙;;基于仿真数据的旋翼系统故障识别[J];浙江大学学报(工学版);2013年12期

5 李伟,陈仁文,刘亚婷;基于脉冲编码调制技术的智能旋翼系统[J];仪器仪表用户;2005年04期

6 夏鹤鸣;陆洋;;改进型电控旋翼桨距控制的建模与仿真[J];计算机仿真;2010年02期

7 吴东国;;基于四旋翼飞行器平台的低空遥感技术在公路环境调查中的应用[J];公路交通技术;2012年06期

8 韩志凤;李荣冰;刘建业;杭义军;;小型四旋翼飞行器试验平台设计[J];测控技术;2013年10期

9 杨子建;孙通;;小型四旋翼飞行器的设计与研究[J];电子制作;2014年03期

10 李彦辉;唐胜景;杨盛毅;刘超;柳阳阳;;基于电压补偿的四旋翼动力系统建模与实验[J];系统工程与电子技术;2014年05期

相关会议论文 前10条

1 招启军;徐国华;;直升机旋翼气动降噪的试验研究[A];第十一届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2009年

2 赵贺;李孝伟;李亮;;扰动风作用下微型旋翼流场的数值模拟研究[A];第二十五届全国水动力学研讨会暨第十二届全国水动力学学术会议文集(上册)[C];2013年

3 招启军;徐国华;;旋翼流场数值模拟的一个混合方法[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年

4 吴志刚;秦强;;影响旋翼轴载荷测试精度的因素分析[A];2011航空试验测试技术学术交流会论文集[C];2010年

5 叶靓;徐国华;;剪刀式旋翼悬停流场和气动力计算研究[A];探索 创新 交流——第五届中国航空学会青年科技论坛文集(第5集)[C];2012年

6 房正;李孝伟;赵贺;;扰动风作用下微型共轴双旋翼流场的数值模拟及其控制研究[A];第十三届全国水动力学学术会议暨第二十六届全国水动力学研讨会论文集——E工业流体力学[C];2014年

7 杨爱明;翁培奋;乔志德;;悬停旋翼跨声速无粘流场计算中的多重网格方法[A];计算流体力学研究进展——第十二届全国计算流体力学会议论文集[C];2004年

8 宋大雷;齐俊桐;韩建达;;基于模型差分析的旋翼飞行机器人航向与垂向预测控制方法[A];2009中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2009年

9 李春华;陈平剑;;时间推进自由尾迹方法计算俯仰机动时旋翼的尾迹和入流特性[A];探索 创新 交流——第三届中国航空学会青年科技论坛文集(第三集)[C];2008年

10 李振波;陈佳品;张琛;;低雷诺数四旋翼飞行器升力分析与计算方法的研究[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集(一)[C];2005年

相关重要报纸文章 前10条

1 本报记者 李淑Y,

本文编号:2152344


资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/2152344.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户ec376***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com