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基于简单自适应控制的无人机容错飞行控制研究

基于简单自适应控制的无人机容错飞行控制研究

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作者：周业成山东科技大学

学位级别：硕士

随着现代无人机控制系统对其各部件的可靠性、准确性要求越来越高,无人机容错飞行控制技术研究引起了相关研究领域的重视。简单自适应控制(Simple adaptive control,SAC)是一种容错能力良好的被动容错控制,通过自动在线校正相关参数、... 详细信息

随着现代无人机控制系统对其各部件的可靠性、准确性要求越来越高,无人机容错飞行控制技术研究引起了相关研究领域的重视。简单自适应控制(Simple adaptive control,SAC)是一种容错能力良好的被动容错控制,通过自动在线校正相关参数、补偿故障影响。实际中,无人机执行机构具有最大幅值等物理限制,特别是故障发生时,这种物理限制使得执行机构很可能进入饱和区,无法达到期望的控制效果。本文在SAC的基础上,提出了几种具有抗饱和能力的SAC方法,能够实现无人机在执行器故障、系统参数不确定性和执行器饱和情况下的安全控制。首先,针对无人机容错飞行控制问题,设计了一种基于SAC的无人机容错飞行控制方法,仿真结果表明在执行器控制效能损失故障和参数不确定性情况下,SAC仍有良好的容错能力。其次,针对SAC方法没有考虑执行机构饱和的问题,提出了带有抗饱和补偿器的SAC和带有超前抗饱和补偿器的SAC方法,并利用李雅普诺夫稳定理论对所提方法的稳定性进行分析。仿真结果表明在执行器控制效能损失故障和参数不确定性情况下,带有抗饱和补偿器的SAC有良好的容错与抗饱和能力。最后,由于前述抗饱和补偿器的增益是常值,导致抗饱和能力有限。因此,提出了一种带有自适应抗饱和补偿器的SAC方法,使得抗饱和补偿增益能够根据饱和情况自适应变化,并利用李雅普诺夫稳定理论对所提方法的稳定性进行分析。仿真结果表明在执行器控制效能损失故障和参数不确定性情况下,带有自适应抗饱和补偿器的SAC能够实现容错飞行控制,并且具有较强的抗饱和能力。

关键词：容错飞行控制简单自适应控制抗饱和控制无人机自适应抗饱和补偿器

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