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具有不确定性的扑翼微型飞行器抗干扰控制
1
作者 武晓晶 杨乾 +1 位作者 孟凡华 甄然 《计算机仿真》 2024年第6期52-57,254,共7页
研究了具有内部不确定性和外部干扰的扑翼微型飞行器的姿态和位置跟踪控制问题。利用神经网络对扑翼微型飞行器数学模型中复杂非线性和不确定性进行逼近估计,同时对于外部扰动,采用自适应技术来处理干扰对系统的影响。基于反步递推框架... 研究了具有内部不确定性和外部干扰的扑翼微型飞行器的姿态和位置跟踪控制问题。利用神经网络对扑翼微型飞行器数学模型中复杂非线性和不确定性进行逼近估计,同时对于外部扰动,采用自适应技术来处理干扰对系统的影响。基于反步递推框架,引入一阶滤波器,设计了动态表面控制器,克服了传统反步递推设计中“微分爆炸”的局限性。进一步,利用Lyapunov稳定理论证明了扑翼飞行器姿态和位置闭环系统的稳定性和所有状态变量的半全局一致最终有界性。结果表明,所提控制器不仅能够使稳态误差更好地收敛,而且还提高了收敛速度。仿真结果验证了所提控制方法能够有效地处理不确定性和外部干扰,且能够很好地跟踪期望轨迹。 展开更多
关键词 自动控制 扑翼微型飞行器 神经网络 自适应控制 反步控制
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基于强化学习的扑翼飞行器路径规划算法 被引量：9
2
作者 王思鹏 杜昌平 郑耀 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期851-860,共10页
针对扑翼飞行器机动性能弱的问题,提出一种在未知环境下示教学习辅助的强化学习局部路径规划算法(IL-PPO2).首先,基于扑翼飞行器的受限视角的双目感知系统,提出一种心形避障算法,降低避障时对扑翼飞行器控制精度的要求,提高避障鲁棒性;... 针对扑翼飞行器机动性能弱的问题,提出一种在未知环境下示教学习辅助的强化学习局部路径规划算法(IL-PPO2).首先,基于扑翼飞行器的受限视角的双目感知系统,提出一种心形避障算法,降低避障时对扑翼飞行器控制精度的要求,提高避障鲁棒性;其次,根据心形避障算法的特性,提出一种U型障碍的避障策略;最后,提出一种示教学习辅助的强化学习局部路径规划算法,将心形避障算法与局部路径规划算法相结合,实现扑翼飞行器的局部路径规划.仿真结果表明:与TD3fD强化学习算法相比,IL-PPO2算法能够缩短模型训练时间,路径规划效率与成功率明显高于TD3fD算法;与动态窗口法(DWA)相比,IL-PPO2算法能够提高路径规划的成功率,并且有效融合心形算法,提高路径的平滑程度. 展开更多
关键词 扑翼飞行器 局部避障 U型障碍 专家系统 强化学习 路径平滑
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基于ACP理论的微型扑翼飞行器的姿态控制 被引量：2
3
作者 金龙 李嘉昌 +2 位作者 常振强 卢经纬 程龙 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2532-2543,共12页
微型扑翼飞行器(Flapping wing micro aerial vehicle,FWMAV)因飞行效率高、质量轻、耗能低、机动性强等显著优点,在飞行器研究和应用中占据重要地位.目前,FWMAV姿态控制成为飞行器控制研究领域的研究热点.针对FWMAV姿态控制问题,基于... 微型扑翼飞行器(Flapping wing micro aerial vehicle,FWMAV)因飞行效率高、质量轻、耗能低、机动性强等显著优点,在飞行器研究和应用中占据重要地位.目前,FWMAV姿态控制成为飞行器控制研究领域的研究热点.针对FWMAV姿态控制问题,基于平行智能理论框架提出了一种FWMAV抗扰动姿态控制器.通过建立人工系统(Artificial systems,A)、计算实验(Computational experiments,C)、平行执行(Parallel execution,P)三个过程,得到一个能够有效解决FWMAV姿态控制过程中扰动问题的控制器,并通过理论分析和数值仿真证明了该控制器的有效性. 展开更多
关键词 微型扑翼飞行器 姿态控制 神经动力学 平行智能
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基于多步神经网络观测器的扑翼飞行器缓变故障检测 被引量：1
4
作者 王思鹏 杜昌平 +2 位作者 叶志贤 宋广华 郑耀 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2020年第8期2449-2454,共6页
针对缓变故障初始变化幅值较小导致的基于传统神经网络观测器的故障检测算法检测效率较低的问题,提出一种基于多步神经网络观测器与自适应阈值的扑翼飞行器(FWMAV)缓变故障检测算法。首先,构建一个多步预测的观测器模型,利用多步观测器... 针对缓变故障初始变化幅值较小导致的基于传统神经网络观测器的故障检测算法检测效率较低的问题,提出一种基于多步神经网络观测器与自适应阈值的扑翼飞行器(FWMAV)缓变故障检测算法。首先,构建一个多步预测的观测器模型,利用多步观测器的延时性能避免观测器被故障数据污染;然后,依据FWMAV的实际飞行实验数据,对多步观测器窗口宽度进行实验和分析;其次,提出一种自适应阈值策略,通过残差卡方检测算法辅助进行观测器残差值的故障检测;最后,采用FWMAV的实际飞行实验数据进行算法的验证和分析。结果表明,与基于传统神经网络观测器的故障检测算法相比,所提算法在缓变故障检测速度方面提升了737.5%,在缓变故障检测准确率方面提升了96.1%。由此可见,所提算法能够有效提高FWMAV缓变故障的检测速度和检测准确率。 展开更多
关键词 缓变故障 神经网络 多步观测器 扑翼飞行器 自适应阈值
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果蝇悬飞翅拍动力学问题的建模和数值求解
5
作者 柯希俊 张卫平 +3 位作者 蔡雪飞 张正 楼星梁 陈文元 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1307-1315,1322,共10页
针对悬飞果蝇翅拍动力学问题,基于稳态气动力模型给出了改进的准稳态气动力矩模型,建立了两自由度的非线性翅拍动力学方程,通过假设翅拍运动和翅膀扭转运动可以解耦计算.基于改进的准稳态气动力模型,采用常规常微分方程数值求解算法和... 针对悬飞果蝇翅拍动力学问题,基于稳态气动力模型给出了改进的准稳态气动力矩模型,建立了两自由度的非线性翅拍动力学方程,通过假设翅拍运动和翅膀扭转运动可以解耦计算.基于改进的准稳态气动力模型,采用常规常微分方程数值求解算法和边界值数值求解算法分别对已知翅运动的其中一个自由度的翅膀拍打力学方程和翅膀扭转动力学方程进行了求解.数值结果表明,理论预测获得的翅膀运动学模式和实验测试获得的稳态翅拍运动模式有较好一致性. 展开更多
关键词 改进的准稳态气动力模型 悬飞翅拍动力学 稳态翅拍运动模式 仿昆扑翼微飞行器
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