欠驅(qū)動(dòng)垂直起降無(wú)人飛行器的非線性控制研究.pdf

1、無(wú)人機(jī)由于具有巨大的民用和軍用價(jià)值，受到了越來(lái)越多研究人員的重視，而能夠垂直起降(Vertical Take-off and Landing)的旋翼無(wú)人機(jī)，以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，成為了近些年控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但是，大多數(shù)垂直起降無(wú)人機(jī)的控制量數(shù)目少于系統(tǒng)的自由度，屬于欠驅(qū)動(dòng)非線性系統(tǒng)，而對(duì)于該類系統(tǒng)的控制一直很難找到一種普遍適用的方法。另外，許多此類無(wú)人機(jī)系統(tǒng)中還含有大量的不確定性，因此給其控制研究增加了更大的難度。
　　 本文對(duì)兩

2、種典型的欠驅(qū)動(dòng)VTOL無(wú)人飛行器進(jìn)行了非線性控制研究。這兩種典型飛行器分別是能夠近似簡(jiǎn)化分析直升機(jī)的垂直飛行(包括垂直起降，攀升，盤旋，降落等)的三自由度直升機(jī)和目前旋翼式無(wú)人機(jī)的研究熱點(diǎn)--四旋翼無(wú)人機(jī)。
　　 對(duì)于三自由度直升機(jī)，本文采用了結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性魯棒控制策略，實(shí)現(xiàn)了三自由度直升機(jī)的三個(gè)自由度，即高度軸、俯仰軸和旋轉(zhuǎn)軸的鎮(zhèn)定和跟蹤控制，同時(shí)這種控制方法對(duì)于系統(tǒng)模型存在的不確定性和可能承受的外界擾動(dòng)能夠給予補(bǔ)償和有

3、效抑制。由基于李雅普諾夫的穩(wěn)定性證明可知，控制系統(tǒng)的跟蹤誤差均將漸近收斂于零。通過MATLAB仿真結(jié)果可以看出，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的控制目標(biāo)，響應(yīng)速度快，跟蹤誤差小，系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)。
　　 對(duì)于微小型四旋翼無(wú)人機(jī)，本文采用了自適應(yīng)非線性魯棒控制策略，使微小型四旋翼無(wú)人機(jī)以期望的偏航角到達(dá)給定位置，并鎮(zhèn)定俯仰角和滾轉(zhuǎn)角。對(duì)于微小型四旋翼無(wú)人機(jī)模型中存在的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和空氣動(dòng)力學(xué)參數(shù)不確定性，本文采用自適應(yīng)控制方法有效地克服了該問題。從基于李