發(fā)布時(shí)間：2020-07-26 15:51

【摘要】：隨著世界各國(guó)日益活躍的火星活動(dòng),火星低空探測(cè)飛行器受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。雖然星球表面存在的大氣十分稀少,但這也為飛行器的火星探測(cè)飛行提供了可靠保證。目前對(duì)火星大氣層的研究不足,飛行環(huán)境特殊,具有很強(qiáng)的不確定性和干擾。為了完成火星探測(cè)任務(wù),本文提出了一種基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的自適應(yīng)控制算法,并利用基于跟蹤微分器和干擾觀測(cè)器的PID控制器對(duì)環(huán)境干擾進(jìn)行補(bǔ)償。結(jié)合本文設(shè)計(jì)的飛行控制器,設(shè)計(jì)實(shí)物與仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了旋翼飛行器精確跟蹤軌跡指令的能力,并對(duì)外部干擾具有優(yōu)秀的抵抗性能。本文按照從經(jīng)典理論到算法創(chuàng)新,再到實(shí)際工程應(yīng)用的順序深入研究了火星探測(cè)旋翼飛行器控制系統(tǒng)。主要開(kāi)展了以下研究:首先,對(duì)強(qiáng)化學(xué)習(xí)的基本概念和原理進(jìn)行深入研究,并且結(jié)合強(qiáng)化學(xué)習(xí)的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)幾種經(jīng)典的強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法進(jìn)行比較分析,最終選擇Q學(xué)習(xí)方法來(lái)設(shè)計(jì)火星探測(cè)旋翼飛行器飛行控制系統(tǒng)。其次,結(jié)合旋翼飛行器特性,對(duì)飛行器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和機(jī)體本身進(jìn)行建模,并推導(dǎo)出模型線性化后的四通道傳遞函數(shù);利用九軸IMU傳感器,設(shè)計(jì)基于互補(bǔ)濾波融合算法的姿態(tài)解算算法,在飛行器的飛行過(guò)程中對(duì)姿態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的精確估計(jì);針對(duì)火星表面復(fù)雜環(huán)境下探測(cè)任務(wù),設(shè)計(jì)了具有一定抗干擾性能的PID控制器來(lái)減小不確定因素的干擾,并提出一種針對(duì)旋翼飛行器的基于非線性制導(dǎo)理論的軌跡跟蹤方法。然后,在經(jīng)典飛行控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出了一種基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的火星探測(cè)旋翼飛行器控制系統(tǒng)框架。針對(duì)不同的飛行條件,選用Q學(xué)習(xí)算法對(duì)飛行器進(jìn)行自適應(yīng)控制,優(yōu)化飛行性能并且提高低空探測(cè)效率及飛行穩(wěn)定性。最后,在SIMULINK下對(duì)訓(xùn)練成功的旋翼飛行器進(jìn)行仿真,并結(jié)合光學(xué)運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)進(jìn)行火星探測(cè)任務(wù)的旋翼飛行器實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理分析,然后總結(jié)強(qiáng)化學(xué)習(xí)的飛控系統(tǒng)與經(jīng)典控制器之間的性能優(yōu)缺點(diǎn)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V448.2
【圖文】：

浮空氣球固定翼飛行器，如圖1-2所示[1]

圖 1-2 固定翼飛行器優(yōu)勢(shì)在于可以在火星大氣層中懸停實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)與降落方便，并且可以低速移動(dòng)。常見(jiàn)的火器、多旋翼飛行器以及共軸雙旋翼飛行器三的大氣稀薄，密度很低，所以目前應(yīng)用較多的

共軸雙旋翼飛行器

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 陳孟元;謝義建;陳躍東;;基于四元數(shù)改進(jìn)型互補(bǔ)濾波的MEMS姿態(tài)解算[J];電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào);2015年09期

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 陳興國(guó);基于值函數(shù)估計(jì)的強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法研究[D];南京大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 許U

本文編號(hào)：2770967