时变状态约束下四旋翼无人机轨迹跟踪控制

作     者：刘敏 张义宽 陈金山 彭金喜 薛笑荣 LIU Min;ZHANG Yikuan;CHEN Jinshan;PENG Jinxi;XUE Xiaorong

作者机构：广州软件学院广州510990 辽宁工业大学电子与信息工程学院辽宁锦州121001 

出 版 物：《兵器装备工程学报》 (Journal of Ordnance Equipment Engineering)

年 卷 期：2024年第45卷第8期

页      面：199-207,273页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金项目(U1204402) 辽宁省教育厅自然科学重点项目(LJKZ0618) 辽宁省科技计划项目(2021JH2/10200023) 

主　　题：四旋翼无人机 轨迹跟踪 状态受限 动态面控制 飞行控制率 

摘      要：针对外界扰动、模型不确定性以及时变状态约束情况下的四旋翼无人机轨迹跟踪控制问题,设计了基于神经网络的自适应动态面控制方案。首先通过非线性变换将四旋翼无人机位置约束问题转换为新状态量的有界问题,采用神经网络对系统中的不确定项进行估计,在此基础上分别设计了位置和姿态自适应动态面控制率,并给出了该控制系统稳定性证明。最后设计了仿真试验,分别采用PD控制方法以及动态面控制方法与所设计的自适应动态面控制方法进行对比,结果验证了所设计控制方案的有效性和优越性。仿真结果表明,所设计的控制方案能够保证四旋翼无人机对期望位姿的稳定跟踪,无人机位置状态始终处于期望的时变约束范围之内。且相较于动态面控制方法,该控制方案对外界扰动、模型不确定性具有更好的抑制效果。