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西北工业大学学报 2002年第3期20卷 414-417页

作者：王军平王安敬忠良西北工业大学自动控制系陕西西安710072 上海交通大学航空航天信息与控制研究所上海200030

物理系统中驱动饱和的存在对闭环系统的稳定性和性能具有较大的影响 ,因此在设计控制器时必须考虑到这一点。在系统的量测噪声和外部扰动已经通过其它办法消除的条件下 ,设计了一种抗漂移的状态反馈控制器 ,并将参考轨迹也加入到控制器... 详细信息

物理系统中驱动饱和的存在对闭环系统的稳定性和性能具有较大的影响 ,因此在设计控制器时必须考虑到这一点。在系统的量测噪声和外部扰动已经通过其它办法消除的条件下 ,设计了一种抗漂移的状态反馈控制器 ,并将参考轨迹也加入到控制器设计中。这样极大地简化了控制器的参数设计并扩大了输入信号的范围。仿真结果表明 ,无论饱和发生与否。

关键词：线性化系统控制器设计驱动饱和渐近跟踪抗漂移状态反馈控制器控制系统

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考虑驱动饱和的四旋翼无人机自适应PID容错控制

考虑驱动饱和的四旋翼无人机自适应PID容错控制

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作者：刘欢重庆大学

学位级别：硕士

四旋翼无人机系统具有控制较灵活、结构比较简单、成本低等特点,并且能够垂直起降和自主悬停等,在各个领域都具有至关重要的作用。但无人机的工作环境比如电力巡检等,都存在着气流、阻力等对飞行器的外界干扰因素。此外,四旋翼无人机系... 详细信息

四旋翼无人机系统具有控制较灵活、结构比较简单、成本低等特点,并且能够垂直起降和自主悬停等,在各个领域都具有至关重要的作用。但无人机的工作环境比如电力巡检等,都存在着气流、阻力等对飞行器的外界干扰因素。此外,四旋翼无人机系统是比较复杂且耦合性强的欠驱动系统,执行器若发生故障,那么无人机将大大降低飞行质量从而无法完成预定任务。因此,为减少由外界干扰、执行器故障等带来的安全隐患,对无人机飞行过程进行容错控制具有重要的现实意义。另外,由于无人机自身的物理特性,若因超负荷作业导致驱动饱和从而有可能发生安全事故,因此其位置和姿态的控制输入输出也需要约束在一定的范围内,以避免安全隐患的发生。因此,基于以上难点,本文主要针对四旋翼无人机执行器故障和驱动饱和的问题,综合考虑系统模型的不确定性、外界环境扰动、输入受限等影响因素,对四旋翼无人机系统进行建模,并利用鲁棒性或RBF神经网络开发一种新的PID自适应容错控制算法,主要工作包括:(1)针对四旋翼无人机的系统模型进行数学建模,将经典的无人机本体模型扩展成综合性的系统模型。综合考虑无人机受各种环境扰动等问题,同时将四旋翼无人机的驱动故障以及执行器输入饱和的问题考虑其中,建立了考虑各种不确定性因素以及驱动故障和输入受限的四旋翼无人机欧拉模型。(2)针对上述考虑了各种因素的无人机欧拉系统模型,研究了基于经典PID算法的系统控制方案,分析了在考虑执行器故障和驱动饱和的系统情况下,出现外界扰动时,控制器的调节方式和容错控制能力,以及系统的跟踪效果。(3)针对四旋翼无人机的欧拉系统,开发了一种基于执行器故障和驱动饱和的新的自适应PID容错控制解决方案,该算法考虑系统输出受限的情况下使用鲁棒性研究了两种控制算法,使其同时具有结构简单的PID形式,且方案中的PID时变增益由分析算法自动更新,无需手动调节三个PID增益参数,研究的控制方案不仅对外部干扰具有鲁棒性,对未知虚拟参数具有自适应能力,而且对不可预知的驱动故障具有容错能力。(4)通过理论推导、仿真分析充分证明了本文中提出的改进式PID的控制方案的有效性。该方案能够保证整个无人机闭环系统内的信号都有界,能够使状态结果输出有界,并且可以进一步通过实验仿真验证所设计的控制方案的可行性。并最终通过三维仿真进行飞行测试验证算法的有效性。

关键词：四旋翼无人机执行器故障驱动饱和鲁棒自适应神经网络

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抗漂移的状态反馈控制器设计及在数控系统中的应用

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西安交通大学学报 2002年第4期36卷 365-368页

作者：王军平王安敬忠良樊文侠西北工业大学自动控制系西安710072 上海交通大学航空航天信息与控制研究所西安工业学院电子工程系

针对大部分抗漂移设计不能保证存在驱动饱和的开环稳定系统的闭环渐近稳定性的问题，在系统的量测噪声和外部扰动已经通过其他办法消除的条件下，设计了一种抗漂移的状态反馈控制器．该控制器将参考轨迹也加入到控制器设计中，极大地简... 详细信息

针对大部分抗漂移设计不能保证存在驱动饱和的开环稳定系统的闭环渐近稳定性的问题，在系统的量测噪声和外部扰动已经通过其他办法消除的条件下，设计了一种抗漂移的状态反馈控制器．该控制器将参考轨迹也加入到控制器设计中，极大地简化了控制器的参数设计并扩大了输入信号的范围．基于Lyapunov稳定性理论，证明了全系统的渐近稳定性及对参考输入的渐近跟踪性．将之用于数控系统控制器的设计中，仿真结果表明：无论饱和发生与否，该控制器不但可以保证系统的闭环稳定性，而且可以抑制由于驱动饱和的存在而导致的跟踪性能的恶化，使得系统能够快速准确地跟踪参考输入．

关键词：抗漂移状态反馈控制器设计数控系统驱动饱和渐近跟踪

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