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快速模型预测控制用于微型直升机航迹跟踪 被引量：4
1
作者 柯吉 王伟 +1 位作者 李爱军 王长青 《航空工程进展》 CSCD 2015年第3期366-371,共6页
为实现微型共轴无人直升机(MCUH)的航迹跟踪,考虑系统的状态和输入约束,利用非线性模型预测控制(NMPC)技术设计一种快速在线的控制器。首先,简化MCUH的非线性模型,利用系统的微分平坦特性生成满足直升机动力学的可行航迹,沿着该航迹对... 为实现微型共轴无人直升机(MCUH)的航迹跟踪,考虑系统的状态和输入约束,利用非线性模型预测控制(NMPC)技术设计一种快速在线的控制器。首先,简化MCUH的非线性模型,利用系统的微分平坦特性生成满足直升机动力学的可行航迹,沿着该航迹对系统进行线性化,得到近似直升机非线性动力学的线性时变(LTV)模型。然后,将传统输出航迹跟踪NMPC问题转化为LTV-MPC优化问题,降低问题的复杂度,为确保航迹跟踪误差系统的指数渐近稳定,分别设计终端域和终端罚值。最后,通过数值仿真,验证快速在线NMPC策略的可行性。结果表明:设计的预测控制器误差控制精度高、求解速度快,可实现对有约束的时变航迹的跟踪。 展开更多
关键词 非线性模型预测控制 微型直升机 航迹跟踪 线性时变模型 凸优化 终端代价
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微小型直升机自抗扰飞行控制 被引量：2
2
作者 常冠清 范国梁 常红星 《飞行器测控学报》 2012年第2期30-34,共5页
针对微小型直升机建模困难,动态模型中不仅含有较多的未知动态,且飞行中内外扰动均比较大的问题,提出一种基于自抗扰控制的飞行控制方法。该方法不仅可以确保微小型直升机六自由度方向上的稳定准确跟踪控制,而且可实时估计并补偿未知动... 针对微小型直升机建模困难,动态模型中不仅含有较多的未知动态,且飞行中内外扰动均比较大的问题,提出一种基于自抗扰控制的飞行控制方法。该方法不仅可以确保微小型直升机六自由度方向上的稳定准确跟踪控制,而且可实时估计并补偿未知动态影响。通过盘旋上升模态下飞行仿真验证了此控制方法的有效性和鲁棒性。 展开更多
关键词 微小型直升机 自抗扰控制 扩张状态观测器 盘旋飞行
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微小型直升机非线性鲁棒控制器设计
3
作者 常冠清 张泽 +1 位作者 范国梁 翁璐斌 《导航与控制》 2016年第4期8-13,31,共7页
针对含有未建模动态的微小型直升机非线性模型,设计了基于反步法和自适应模糊系统的自主飞行控制器。该控制器包含两个回路:航迹控制外回路和姿态控制内回路。外回路通过旋转矩阵实现对内回路姿态的控制,而非传统的欧拉角或姿态四元数... 针对含有未建模动态的微小型直升机非线性模型,设计了基于反步法和自适应模糊系统的自主飞行控制器。该控制器包含两个回路:航迹控制外回路和姿态控制内回路。外回路通过旋转矩阵实现对内回路姿态的控制,而非传统的欧拉角或姿态四元数。控制器采用自适应Takagi-Sugeno(TS)模糊系统在线补偿系统未建模动态的影响,并利用反步法完成控制器综合。所设计的算法在确保整个控制系统稳定性的同时又可保证系统能够有效应对未建模动态的影响。系统仿真结果表明,在盘旋上升飞行模态下控制系统能够快速准确地跟踪预设轨迹,并且具有良好的鲁棒性能。 展开更多
关键词 微小型直升机 自适应模糊系统 反步法控制 盘旋上升飞行
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旋翼微小型无人机地面站系统的设计与实现 被引量：9
4
作者 冯震 李怀兵 丑武胜 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第23期243-245,共3页
针对旋翼机的控制复杂性,设计一套面向旋翼式微小型无人机的地面控制站系统。利用该系统可进行航迹设定和任务规划,存储和回放飞机航行记录,接收航拍图像,并通过对旋翼式无人机虚拟模型和视频图像的融合处理,实时显示飞机飞行姿态、位... 针对旋翼机的控制复杂性,设计一套面向旋翼式微小型无人机的地面控制站系统。利用该系统可进行航迹设定和任务规划,存储和回放飞机航行记录,接收航拍图像,并通过对旋翼式无人机虚拟模型和视频图像的融合处理,实时显示飞机飞行姿态、位置及运行状态,实现旋翼式微小型无人机的超视距遥控,具有直观、形象的良好操控性能。 展开更多
关键词 旋翼微小型无人机 地面站 超视距
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微小型无人直升机建模与姿态控制 被引量：2
5
作者 陈贤相 刘莹 +2 位作者 胡雄文 钱毅 王晋华 《测控技术》 CSCD 北大核心 2014年第3期86-89,共4页
建立了微小型无人直升机数学模型,并采用误差预报法进行参数辨识,获得了较高精度的数学模型。应用H_∞回路成形鲁棒控制方法设计了微小型无人直升机姿态控制器,并进行了频域分析,开环控制系统的成型效果良好。在模型浮动20%条件下进行仿... 建立了微小型无人直升机数学模型,并采用误差预报法进行参数辨识,获得了较高精度的数学模型。应用H_∞回路成形鲁棒控制方法设计了微小型无人直升机姿态控制器,并进行了频域分析,开环控制系统的成型效果良好。在模型浮动20%条件下进行仿真,结果表明控制系统具有较强的鲁棒性。飞行试验获得了良好的控制效果,验证了建模与控制器设计方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 微小型无人直升机 回路成形 姿态控制 飞行试验
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无人直升机动态逆时滞不确定鲁棒最优控制 被引量：2
6
作者 孙文达 李平 方舟 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1326-1334,共9页
采用动态逆控制技术来实现无人直升机的大速度范围自主巡航.为了解决对象模型非仿射结构且挥舞状态不可测导致常规精确反馈线性化难以实现的问题,将快动态的挥舞运动近似为拟静态,利用增量式非线性动态逆技术实现无人直升机转动动态的... 采用动态逆控制技术来实现无人直升机的大速度范围自主巡航.为了解决对象模型非仿射结构且挥舞状态不可测导致常规精确反馈线性化难以实现的问题,将快动态的挥舞运动近似为拟静态,利用增量式非线性动态逆技术实现无人直升机转动动态的反馈线性化.为了补偿旋翼挥舞拟静态近似带来的模型失真,将主旋翼和稳定杆的等效时间处理为内环广义线性对象的滞后时间.考虑到模型误差和系统干扰,应用不确定时滞依赖H无穷最优控制方法设计内环控制器.仿真和飞行实验表明,采用该控制方法可以有效地实现存在模型不确定性的无人直升机在平飞巡航中的非线性控制,具有很好的姿态跟踪效果. 展开更多
关键词 非线性动态逆(NDI) 线性参数时变(LPV) 时滞系统 时滞依赖H∞控制 微小型无人直升机(MUH)
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微小型无人直升机协调转弯的控制和实现 被引量：1
7
作者 王军 韩波 +1 位作者 李辰 李平 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2015年第A01期296-300,共5页
针对微小型无人直升机（ MUH）协调转弯的问题,提出了控制策略和实施方案。首先在MUH数学模型的基础上,建立了MUH的状态方程,灰箱辨识得到其参数；然后分析了协调转弯的工作原理,并以无人直升机的军标ADS-33E-PRF作为参考,利用Matlab si... 针对微小型无人直升机（ MUH）协调转弯的问题,提出了控制策略和实施方案。首先在MUH数学模型的基础上,建立了MUH的状态方程,灰箱辨识得到其参数；然后分析了协调转弯的工作原理,并以无人直升机的军标ADS-33E-PRF作为参考,利用Matlab sisotool工具箱设计了协调转弯控制器,反复调整参数使其满足军标的level1标准；最后基于该对象和设计的控制器,在3~6m/s的风速下,进行了实物飞行实验。实际飞行结果表明：协调转弯控制姿态稳定,速度误差在±0.5 m/s以内,高度保持相对稳定,误差在±1.2 m以内,水平曲线近似一个圆,XY位置误差在8%以内。结果验证了所设计的协调转弯控制器可靠,工程上能实现,具备良好的鲁棒性和动态性能。 展开更多
关键词 微小型无人直升机 协调转弯 PID串级控制 ADS-33E-PRF 飞行实验
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基于DSP的三维测姿系统硬件设计和算法实现
8
作者 王永胜 钟宜生 《测控技术》 CSCD 北大核心 2009年第7期81-84,共4页
对于微小型无人直升机系统,本文介绍了基于DSP的三维测姿系统的硬件电路设计和四元数解算算法的实现及验证。该系统的硬件部分由角速率陀螺、滤波电路和DSP系统板等组成。角速率陀螺输出信号经过硬件滤波后由AD通道采集,经过数字滤波后... 对于微小型无人直升机系统,本文介绍了基于DSP的三维测姿系统的硬件电路设计和四元数解算算法的实现及验证。该系统的硬件部分由角速率陀螺、滤波电路和DSP系统板等组成。角速率陀螺输出信号经过硬件滤波后由AD通道采集,经过数字滤波后,利用四元数算法解算出姿态数据。文中提出了硬件设计和实现及解算算法实现中需要注意的问题和相应的解决方案,测试结果表明该系统是有效的。 展开更多
关键词 测姿 微小型无人直升机 四元数算法 数字滤波
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基于LPV动态逆的D稳定H_2/H_∞混合鲁棒控制无人直升机巡航
9
作者 孙文达 李平 方舟 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1647-1654,共8页
将无人直升机不可测的旋翼动态视为准稳态构造线性转动动态的参数时变动态逆,引入相位补偿器解决前向通道相位滞后问题.针对动态逆方法对模型不确定性很敏感的问题,应用了H_∞鲁棒控制方法.加入H_2混合控制以改善控制性能,并加入区域稳... 将无人直升机不可测的旋翼动态视为准稳态构造线性转动动态的参数时变动态逆,引入相位补偿器解决前向通道相位滞后问题.针对动态逆方法对模型不确定性很敏感的问题,应用了H_∞鲁棒控制方法.加入H_2混合控制以改善控制性能,并加入区域稳定方法实现过渡态的控制指标.飞行试验验证了该方法的有效性. 展开更多
关键词 微小型无人直升机 非线性动态逆 线性参数时变 区域稳定 H∞鲁棒控制 H2控制
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位置和速度受限的微型无人直升机轨迹跟踪控制器 被引量：1
10
作者 邹尧 霍伟 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1316-1324,共9页
针对微型无人直升机在狭窄空间中的轨迹跟踪问题,设计了一种可以限制直升机位置和速度的跟踪控制器.首先将直升机的模型简化为一个未建模的动态模型.基于简化模型利用受限反步法设计控制器,其中在位置控制回路用障碍李雅普诺夫函数代替... 针对微型无人直升机在狭窄空间中的轨迹跟踪问题,设计了一种可以限制直升机位置和速度的跟踪控制器.首先将直升机的模型简化为一个未建模的动态模型.基于简化模型利用受限反步法设计控制器,其中在位置控制回路用障碍李雅普诺夫函数代替传统的纯二次型李雅普诺夫函数,以此来限制直升机的位置和速度;用指令滤波器对反步过程中虚拟控制的导数进行估计,避免了复杂的解析计算.此外,将未建模动态和指令滤波器误差合并成有界扰动项,并设计了自适应算法对扰动的上界进行估计和补偿.稳定性分析证明了直升机的闭环跟踪误差最终一致有界,且位置和速度始终位于预设的限制集合中.仿真结果验证了该控制器的有效性. 展开更多
关键词 微型无人直升机 轨迹跟踪 位置和速度受限 反步法 障碍李雅普诺夫函数 指令滤波器
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