本文關(guān)鍵詞：四旋翼直升機(jī)姿態(tài)控制系統(tǒng)的自適應(yīng)容錯(cuò)控制算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：四旋翼直升機(jī)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可垂直起降的多旋翼飛行器，在現(xiàn)代社會(huì)的軍事和民用領(lǐng)域都發(fā)揮著越來越重要的作用，但由于其姿態(tài)控制系統(tǒng)具有強(qiáng)耦合、過驅(qū)動(dòng)等復(fù)雜特性，使其對(duì)外部干擾極為敏感，且容易發(fā)生故障，因此其容錯(cuò)控制問題成為了近幾年來研究的熱點(diǎn)。本文針對(duì)四旋翼直升機(jī)的外部干擾以及執(zhí)行器故障，對(duì)其姿態(tài)控制系統(tǒng)的容錯(cuò)控制問題進(jìn)行了研究，提出并設(shè)計(jì)了四種不同的自適應(yīng)容錯(cuò)控制算法，其中研究的主要內(nèi)容如下： （1）首先，闡述了四旋翼直升機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及飛行原理，根據(jù)系統(tǒng)的受力特點(diǎn)，基于拉格朗日方程建立了其姿態(tài)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。其次，詳細(xì)地介紹了本文的仿真研究對(duì)象，，三自由度四旋翼直升機(jī)半物理仿真平臺(tái)的系統(tǒng)組成及工作原理，并給出其模型的參數(shù)值。 （2）針對(duì)四旋翼直升機(jī)的外部干擾補(bǔ)償問題，本文運(yùn)用模型參考自適應(yīng)控制（MRAC）方法，在常規(guī)自適應(yīng)控制器的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了干擾補(bǔ)償算法及其參數(shù)自適應(yīng)律。本文設(shè)計(jì)的自適應(yīng)補(bǔ)償控制器不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)外部干擾的補(bǔ)償，還確保了四旋翼直升機(jī)的姿態(tài)角能夠準(zhǔn)確地跟蹤參考系統(tǒng)的狀態(tài)輸出。 （3）針對(duì)四旋翼直升機(jī)的執(zhí)行器故障以及外部干擾，基于干擾觀測(cè)器和切換控制策略，提出了一種自適應(yīng)容錯(cuò)控制方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)其執(zhí)行器卡死故障及外部干擾的補(bǔ)償。然后又繼而考慮了執(zhí)行器的部分失效故障，通過引入系統(tǒng)狀態(tài)及其誤差的反饋，設(shè)計(jì)了一種直接自適應(yīng)容錯(cuò)控制算法，在執(zhí)行器故障參數(shù)和外部干擾的上界均未知的情況下，該算法既實(shí)現(xiàn)了對(duì)外部干擾和執(zhí)行器故障的補(bǔ)償，又保證了姿態(tài)角的跟蹤性能。 （4）在上述研究的基礎(chǔ)上，繼續(xù)考慮了系統(tǒng)的參數(shù)不確定性，針對(duì)四旋翼直升機(jī)的外部干擾、執(zhí)行器故障以及系統(tǒng)參數(shù)不確定性，通過引入系統(tǒng)狀態(tài)及其誤差的反饋，設(shè)計(jì)了一種直接自適應(yīng)容錯(cuò)控制器，該算法的設(shè)計(jì)有效地保證了四旋翼直升機(jī)的姿態(tài)角對(duì)參考系統(tǒng)狀態(tài)的有界跟蹤。 （5）將上述方案應(yīng)用于三自由度四旋翼直升機(jī)半物理平臺(tái)進(jìn)行數(shù)字仿真研究，仿真結(jié)果表明了本文設(shè)計(jì)方案的有效性和可行性。
【關(guān)鍵詞】：四旋翼直升機(jī) 外部干擾 執(zhí)行器故障 參數(shù)不確定性 自適應(yīng)容錯(cuò)控制 干擾觀測(cè)器
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：V275.1;V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 研究背景及研究意義12-13
• 1.2 容錯(cuò)控制技術(shù)及自適應(yīng)控制方法概述13-16
• 1.2.1 容錯(cuò)控制技術(shù)介紹13-14
• 1.2.2 自適應(yīng)控制方法介紹14-16
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3.1 四旋翼直升機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3.2 四旋翼直升機(jī)容錯(cuò)控制研究現(xiàn)狀18-20
• 1.4 論文主要內(nèi)容與章節(jié)安排20-22
• 第二章 四旋翼直升機(jī)姿態(tài)控制系統(tǒng)建模及半物理仿真平臺(tái)介紹22-29
• 2.1 引言22
• 2.2 四旋翼直升機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及飛行原理22-23
• 2.3 四旋翼直升機(jī)姿態(tài)控制系統(tǒng)建模23-26
• 2.4 3-DOF 四旋翼直升機(jī)半物理仿真平臺(tái)簡(jiǎn)介26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-29
• 第三章 四旋翼直升機(jī)姿態(tài)控制系統(tǒng)的自適應(yīng)干擾補(bǔ)償算法設(shè)計(jì)29-35
• 3.1 引言29
• 3.2 自適應(yīng)控制器設(shè)計(jì)29-32
• 3.2.1 控制問題描述29-30
• 3.2.2 自適應(yīng)補(bǔ)償控制律設(shè)計(jì)30-32
• 3.3 系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析32-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第四章 基于干擾觀測(cè)器的四旋翼姿態(tài)控制系統(tǒng)自適應(yīng)容錯(cuò)控制35-46
• 4.1 引言35
• 4.2 自適應(yīng)控制器設(shè)計(jì)35-41
• 4.2.1 控制問題描述35-36
• 4.2.2 干擾觀測(cè)器設(shè)計(jì)36-37
• 4.2.3 自適應(yīng)容錯(cuò)控制律設(shè)計(jì)37-41
• 4.3 系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析41-45
• 4.4 本章小結(jié)45-46
• 第五章 四旋翼直升機(jī)姿態(tài)控制系統(tǒng)的直接自適應(yīng)容錯(cuò)算法設(shè)計(jì)46-55
• 5.1 引言46
• 5.2 自適應(yīng)控制器設(shè)計(jì)46-51
• 5.2.1 控制問題描述46-47
• 5.2.2 自適應(yīng)容錯(cuò)控制律設(shè)計(jì)47-51
• 5.3 系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析51-53
• 5.4 本章小結(jié)53-55
• 第六章 含系統(tǒng)不確定性的四旋翼姿態(tài)控制系統(tǒng)自適應(yīng)容錯(cuò)控制55-65
• 6.1 引言55
• 6.2 自適應(yīng)控制器設(shè)計(jì)55-61
• 6.2.1 控制問題描述55-57
• 6.2.2 自適應(yīng)容錯(cuò)控制器設(shè)計(jì)57-61
• 6.3 系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析61-63
• 6.4 本章小結(jié)63-65
• 第七章 總結(jié)與展望65-67
• 7.1 全文總結(jié)65-66
• 7.2 研究展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 致謝72-73
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 譚建豪;王耀南;王媛媛;張藝巍;王楚;陳謝沅澧;;旋翼飛行機(jī)器人研究進(jìn)展[J];控制理論與應(yīng)用;2015年10期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張智攀;四旋翼無人飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究[D];河北工程大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：四旋翼直升機(jī)姿態(tài)控制系統(tǒng)的自適應(yīng)容錯(cuò)控制算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：259761