基于模糊不确定观测器的四旋翼飞行器鲁棒自适应轨迹跟踪控制

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:victorcaijun
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四旋翼飞行器具有结构简单、控制灵活、造价低廉等优点,在军事和民用都有广泛应用,已成为当前的研究热点。若考虑执行器的复杂动态,四旋翼飞行器系统的运动控制研究具有一定的挑战性和实际意义。针对上述问题,本文提出了基于模糊不确定观测器的鲁棒自适应轨迹跟踪控制方法。首先,本文建立了包含螺旋桨和伺服电机的执行器动态的四旋翼飞行器系统动态模型。该模型的建立为复杂四旋翼飞行器的轨迹跟踪控制,提供了更具实际意义的模型基础,使其理论研究更具实际价值。其次,本文提出了四旋翼飞行器自适应动态面控制策略。通过采用一阶低通滤波器,避免对虚拟控制信号求导;进而设计自适应不确定性补偿器,处理未知外界扰动和系统不确定性,最终确保闭环控制系统的稳定性和跟踪误差最终有界。进而,为消除自适应不确定性补偿器对未知外界扰动和系统不确定性估计的保守性,本文提出了基于模糊不确定观测器的自适应动态面控制方法。采用一阶低通滤波器,重构虚拟控制信号及其一阶导数;设计模糊不确定观测器,对外部扰动和系统不确定性估计并补偿,最终确保闭环系统的稳定性和跟踪误差最终有界。此外,为使理论研究更具实际意义,本文提出了考虑执行器动态的滤波滑模控制方法。考虑桨速率动态和伺服电机动态,使控制器设计更贴近实际;结合动态面控制和滑模控制,设计滤波滑模控制器,最终确保闭环系统的稳定性和跟踪误差与其它系统信号一致最终有界。最后,结合模糊控制理论,提出了基于模糊不确定观测器的考虑执行器动态的滤波滑模控制方法。通过设计模糊不确定观测器,对未知外部扰动和系统不确定性估计补偿;进而结合滑模控制,设计滤波滑模控制器,最终确保闭环系统的稳定性和跟踪误差与其它系统信号的一致有界性。
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