多旋翼无人飞行器大机动轨迹跟踪飞行非线性鲁棒控制
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:61503012
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:21.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:F0301.控制理论与技术
- 结题年份:2018
- 批准年份:2015
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2016-01-01 至2018-12-31
- 项目参与者:金磊; 宋佳; 朱浩; 赵博; 张源俊; 李小川; 施文杰; 张爱文;
- 关键词:
项目摘要
Multi-rotor unmanned aerial vehicles (MUAVs) possess the characteristics of great flexibility, good imperceptibility, and abilities of vertical taking off and landing, as well as low production costs, therefore they are widely used in numerous civil and military fields. MUAVs involve strong couplings, large parametric uncertainties, and less anti-interference ability, which pose a challenge for their controller design. This project investigates the robust control problems for the MUAVs under aggressive maneuvers. . In this project, a quaternion-based robust attitude control method will be firstly proposed for the MUAVs to track large attitude references accurately and restrain the effects of multiple uncertainties on the closed-loop control system. Besides, quaternion-based attitude representations will be used instead of the Euler angle based representations to avoid the singularity problems. Then, the feedback linearization technique will be introduced and a nonlinear robust trajectory tracking control approach will be proposed for MUAVs under aggressive maneuvers to reduce the influences of nonlinearity and coupling dynamics on the closed-loop control system and thereby reduce the conservation of the robust controller design. This project includes dynamical system analysis, robust controller design, and experimental verification. The project provides the theoretical basis for MUAVs under aggressive maneuvers in engineering practice.
多旋翼无人飞行器具有灵活性高、隐蔽性强、可垂直起降及悬停、制造成本低等特点,在民用和军用领域具有广泛的应用前景。该类飞行器具有耦合程度高、参数不确定性大、抗外界干扰能力差等特点,其控制器设计具有很大的挑战性。本项目拟研究多旋翼无人机大机动飞行时的鲁棒控制问题。. 针对这类无人机,本研究拟首先提出一种基于四元数的鲁棒姿态控制方法,使无人直升机能精确实现对大姿态角参考信号的跟踪,并可以抑制多种不确定性对于闭环控制系统的影响。同时,采用四元数代替欧拉角来描述其旋转运动以避免解的奇异性。其次,本项目拟引入反馈线性化技术并提出一种非线性鲁棒轨迹跟踪控制方法,以减轻非线性和耦合动态对于闭环控制系统的影响,从而降低鲁棒控制器设计的保守性。研究工作将围绕动态系统分析、鲁棒控制器设计、实验验证等环节展开。本项目的研究成果将为多旋翼无人机大机动飞行的工程实践提供理论基础。
结项摘要
多旋翼无人飞行器具有机动性高、可垂直起降及悬停、成本低等特点,在民用和军用领域具有广泛的应用前景。该类飞行器具有非线性程度高、参数不确定性大、抗外界干扰能力差等特点。本项目研究了多旋翼无人机大机动飞行时的鲁棒控制问题。针对这类无人机,本研究首先提出了一种鲁棒姿态控制方法,使无人直升机能精确实现对大姿态角参考信号的跟踪,并可以抑制多种不确定性对于闭环控制系统的影响。同时,采用四元数代替欧拉角来描述其旋转运动以避免解的奇异性。其次,本项目引入了反馈线性化技术并提出一种非线性鲁棒轨迹跟踪控制方法,减轻了非线性和耦合动态对于闭环控制系统的影响,并降低了鲁棒控制器设计的保守性。本项目的研究成果为多旋翼无人机大机动飞行的工程实践提供了理论基础。
项目成果
期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(10)
专利数量(0)
Nonlinear robust control of hypersonic aircrafts with interactions between flight dynamics and propulsion systems
利用飞行动力学和推进系统之间的相互作用对高超音速飞机进行非线性鲁棒控制
- DOI:10.1016/j.isatra.2016.04.011
- 发表时间:2016
- 期刊:ISA Transactions
- 影响因子:7.3
- 作者:Li Zhaoying;Zhou Wenjie;Liu Hao
- 通讯作者:Liu Hao
Robust control for quadrotors with multiple time-varying uncertainties and delays
具有多个时变不确定性和延迟的四旋翼飞行器的鲁棒控制
- DOI:10.1093/mnras/stu520
- 发表时间:2017
- 期刊:IEEE Transactions on Industrial Electronics
- 影响因子:7.7
- 作者:Liu Hao;Zhao Wanbing;Zuo Zongyu;Zhong Yisheng
- 通讯作者:Zhong Yisheng
Robust attitude control for tail-sitter unmanned aerial vehicles in flight mode transitions
飞行模式转换中尾座无人机的鲁棒姿态控制
- DOI:10.1002/rnc.4428
- 发表时间:--
- 期刊:International Journal of Robust and Nonlinear Control
- 影响因子:3.9
- 作者:Liu Deyuan;Liu Hao;Li Zhaoying;Hou Xiaolei;Wang Qingling
- 通讯作者:Wang Qingling
Robust control for hypersonic vehicles with parametric and unstructured uncertainties
具有参数和非结构化不确定性的高超声速飞行器的鲁棒控制
- DOI:10.1177/0954406217720821
- 发表时间:2018
- 期刊:Proceedings of the IME - Part C: Journal of Mechanical Engineering Science
- 影响因子:--
- 作者:Liu Hao;Liu Deyuan;Xi Jianxiang;Yu Yao
- 通讯作者:Yu Yao
Nonlinear robust control of tail-sitter aircrafts in flight mode transitions
飞行模式转换中尾座飞机的非线性鲁棒控制
- DOI:10.1016/j.ast.2018.08.021
- 发表时间:2018
- 期刊:Aerospace Science and Technology
- 影响因子:5.6
- 作者:Li Zhaoying;Zhang Lixin;Liu Hao;Zuo Zongyu;Liu Cunjia
- 通讯作者:Liu Cunjia
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