微型飛行器飛行姿態(tài)控制方法研究.pdf

1、MAV(micro air vehicle,微型飛行器)的特點(diǎn)是尺寸小、重量輕、隱蔽性好。MAV的飛行原理是模擬鳥和大型昆蟲的飛行方式，其機(jī)翼可同時(shí)產(chǎn)生升力和推力，從而節(jié)省了推進(jìn)裝置和部分控制裝置，大大簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，降低了機(jī)體重量。本文以MAV為實(shí)際研究對(duì)象，以高階不確定非線性系統(tǒng)為理論研究對(duì)象，以自適應(yīng)控制技術(shù)、魯棒控制技術(shù)、非線性積分反饋補(bǔ)償控制技術(shù)、變結(jié)構(gòu)控制技術(shù)以及模糊邏輯系統(tǒng)等作為研究工具，對(duì)MAV的飛行姿態(tài)控制系統(tǒng)及與之相

2、似的非線性系統(tǒng)的控制方法進(jìn)行了研究。主要研究?jī)?nèi)容和成果概括如下：
　　總結(jié)了已有MAV動(dòng)力學(xué)建模方法的研究成果。對(duì)MAV在飛行運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)體的動(dòng)力與動(dòng)力矩、機(jī)翼的氣動(dòng)力與氣動(dòng)力矩進(jìn)行了研究，重點(diǎn)分析了機(jī)翼氣動(dòng)力及氣動(dòng)力矩的產(chǎn)生原理。對(duì)MAV分別進(jìn)行了質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)方程、繞質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)方程以及機(jī)翼運(yùn)動(dòng)方程的研究。得到了可用于控制的MAV飛行姿態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
　　研究了一類非線性系統(tǒng)的模型分解控制器的設(shè)

3、計(jì)方法：一個(gè)自適應(yīng)補(bǔ)償器用來消除系統(tǒng)參數(shù)不確定性；一個(gè)魯棒補(bǔ)償器用來消除系統(tǒng)干擾及未建模動(dòng)態(tài)的影響；一個(gè)反饋補(bǔ)償器用來控制名義對(duì)象。構(gòu)成控制器的三個(gè)補(bǔ)償器各司其職，從而簡(jiǎn)化了整體控制器的設(shè)計(jì)，提高了控制的精度。對(duì)MAV姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了模型分解控制器并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　研究了一類非線性系統(tǒng)的積分反饋補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)方法：將系統(tǒng)的干擾和不確定項(xiàng)作為一個(gè)未知函數(shù)從系統(tǒng)中分離出來，用一個(gè)輔助控制器在線辨識(shí)它們的量值并實(shí)時(shí)補(bǔ)償。它只要

4、求未知項(xiàng)的微分上界已知，而其具體信息并不要求確切知道，提高了控制的實(shí)時(shí)性。對(duì)MAV姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了積分反饋補(bǔ)償控制器并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　研究了一類非線性系統(tǒng)的滑模自適應(yīng)控制器的設(shè)計(jì)方法：自適應(yīng)控制實(shí)時(shí)逼近系統(tǒng)的不確定參數(shù)，魯棒控制使系統(tǒng)中的各種干擾及未建模動(dòng)態(tài)在有限時(shí)間內(nèi)減小到一個(gè)小范圍內(nèi)，滑?？刂谱罱K消除不確定非線性系統(tǒng)的跟蹤誤差，并消除了控制過程中的抖振。對(duì)MAV姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了滑模自適應(yīng)控制器并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。