微型飛行器飛行姿態(tài)控制方法研究.pdf

1、MAV(micro air vehicle,微型飛行器)的特點是尺寸小、重量輕、隱蔽性好。MAV的飛行原理是模擬鳥和大型昆蟲的飛行方式，其機翼可同時產生升力和推力，從而節(jié)省了推進裝置和部分控制裝置，大大簡化了機械結構，降低了機體重量。本文以MAV為實際研究對象，以高階不確定非線性系統(tǒng)為理論研究對象，以自適應控制技術、魯棒控制技術、非線性積分反饋補償控制技術、變結構控制技術以及模糊邏輯系統(tǒng)等作為研究工具，對MAV的飛行姿態(tài)控制系統(tǒng)及與之相

2、似的非線性系統(tǒng)的控制方法進行了研究。主要研究內容和成果概括如下：
　　總結了已有MAV動力學建模方法的研究成果。對MAV在飛行運動過程中機體的動力與動力矩、機翼的氣動力與氣動力矩進行了研究，重點分析了機翼氣動力及氣動力矩的產生原理。對MAV分別進行了質心運動的動力學與運動學方程、繞質心運動的動力學與運動學方程以及機翼運動方程的研究。得到了可用于控制的MAV飛行姿態(tài)系統(tǒng)的數學模型。
　　研究了一類非線性系統(tǒng)的模型分解控制器的設

3、計方法：一個自適應補償器用來消除系統(tǒng)參數不確定性；一個魯棒補償器用來消除系統(tǒng)干擾及未建模動態(tài)的影響；一個反饋補償器用來控制名義對象。構成控制器的三個補償器各司其職，從而簡化了整體控制器的設計，提高了控制的精度。對MAV姿態(tài)控制系統(tǒng)設計了模型分解控制器并進行了仿真驗證。
　　研究了一類非線性系統(tǒng)的積分反饋補償控制器的設計方法：將系統(tǒng)的干擾和不確定項作為一個未知函數從系統(tǒng)中分離出來，用一個輔助控制器在線辨識它們的量值并實時補償。它只要

4、求未知項的微分上界已知，而其具體信息并不要求確切知道，提高了控制的實時性。對MAV姿態(tài)控制系統(tǒng)設計了積分反饋補償控制器并進行了仿真驗證。
　　研究了一類非線性系統(tǒng)的滑模自適應控制器的設計方法：自適應控制實時逼近系統(tǒng)的不確定參數，魯棒控制使系統(tǒng)中的各種干擾及未建模動態(tài)在有限時間內減小到一個小范圍內，滑?？刂谱罱K消除不確定非線性系統(tǒng)的跟蹤誤差，并消除了控制過程中的抖振。對MAV姿態(tài)控制系統(tǒng)設計了滑模自適應控制器并進行了仿真驗證。