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1、作為微型飛行器的一種,四旋翼無(wú)人機(jī)近來(lái)在軍事和民用領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注,如何設(shè)計(jì)可靠的控制算法以保證穩(wěn)定自主飛行也變得十分重要。而飛行過(guò)程中,強(qiáng)氣流擾動(dòng)、飛鳥(niǎo)、器件損耗等不可預(yù)知的因素都可能引起無(wú)人機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障,從而影響其飛行品質(zhì),因此研究無(wú)人機(jī)的容錯(cuò)控制問(wèn)題也具有重要意義。
本文針對(duì)四旋翼無(wú)人機(jī)的控制與容錯(cuò)問(wèn)題進(jìn)行了重點(diǎn)研究,以自適應(yīng)理論為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了不同的算法,并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。本文的主要內(nèi)容包括:首先對(duì)四旋翼無(wú)人機(jī)
2、系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析,建立了六自由度動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型;然后針對(duì)四旋翼這一特殊的欠驅(qū)動(dòng)非線性系統(tǒng),將其解耦成一個(gè)雙回路、多子系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu),利用積分環(huán)節(jié)消除了由于簡(jiǎn)化引起的模型誤差不確定性,設(shè)計(jì)了一種基于反步法的自適應(yīng)控制算法,在此基礎(chǔ)上將無(wú)人機(jī)系統(tǒng)四元數(shù)參數(shù)化,設(shè)計(jì)了一種基于四元數(shù)的自適應(yīng)反步控制算法;接著將執(zhí)行器恒值故障對(duì)系統(tǒng)的影響作為一種不確定性來(lái)考慮,設(shè)計(jì)了一種基于反步法的自適應(yīng)容錯(cuò)算法,有效地對(duì)恒值故障下的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了容錯(cuò)控
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