基于反步法的四旋翼無人機(jī)容錯(cuò)控制.pdf

1、與一般飛行器相比，四旋翼無人機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)動(dòng)靈活，產(chǎn)生噪音低，可以垂直起降，能在狹窄空間改變飛行姿態(tài)等優(yōu)點(diǎn)，因此，其用途非常廣泛，不僅有著極高的軍事價(jià)值，在民用領(lǐng)域如森林防火、救災(zāi)防護(hù)、影視劇拍攝、交通疏導(dǎo)方面，也發(fā)揮著越來越重要的作用。在四旋翼無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)過程中，四個(gè)旋翼很容易受到外部環(huán)境的影響而發(fā)生故障。本文的主要工作就是在四旋翼無人機(jī)發(fā)生執(zhí)行器故障的時(shí)候，設(shè)計(jì)相應(yīng)的算法來達(dá)到容錯(cuò)控制的目的。
　　首先，根據(jù)四旋翼無人機(jī)

2、飛行原理，坐標(biāo)系相互轉(zhuǎn)換關(guān)系，構(gòu)造出四旋翼無人機(jī)的飛行動(dòng)力學(xué)模型，并針對(duì)存在的耦合問題，對(duì)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化；其次，針對(duì)四旋翼無人機(jī)的故障模型，在積分Backstepping控制方法基礎(chǔ)上，通過引入自適應(yīng)懲罰函數(shù)來實(shí)現(xiàn)減小超調(diào)量的目的；然后，為了縮短發(fā)生故障后的調(diào)節(jié)時(shí)間，在積分Backstepping控制方法中加入自適應(yīng)環(huán)節(jié)，從而省去故障檢測(cè)環(huán)節(jié)；最后，考慮到四旋翼無人機(jī)系統(tǒng)模型具有不確定性的特點(diǎn)，為了更好、更快地實(shí)現(xiàn)對(duì)四旋翼無人機(jī)的容錯(cuò)控

3、制，將積分滑模控制與自適應(yīng)Backstepping控制方法結(jié)合，并針對(duì)抖振問題做了改進(jìn)，所設(shè)計(jì)的控制器，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)容錯(cuò)的要求，而且具有更小的超調(diào)量、更快的調(diào)節(jié)速度。
　　為了驗(yàn)證本文所提出的算法的合理性以及有效性，所有算法都經(jīng)過了Simulink條件下的仿真，對(duì)于仿真結(jié)果也都分別進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)論表明：本文所提出的算法都能達(dá)到容錯(cuò)控制的目的，能保證四旋翼無人機(jī)在執(zhí)行器故障情況下的穩(wěn)定飛行，為四旋翼無人機(jī)在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的飛行控制提