带有输入限制的自适应控制在无人机上的应用

《带有输入限制的自适应控制在无人机上的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、带有输入限制的自适应控制在无人机上的应用武文斌2015年1月I中图分类号：TP273+.2UDC分类号：681.5带有输入限制的自适应控制在无人机上的应用作者姓名武文斌学院名称自动化学院指导教师耿庆波副研究员答辩委员会主席伍清河教授申请学位工学硕士学科专业控制科学与工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月IIAdaptiveControlwithInputConstraintsforUAVFlightApplicationCandidateName：WenbinWuSchoolorDepartment:SchoolofAu

2、tomationFacultyMentor:AssociateResearcherQingboGengChair,ThesisCommittee：Prof.QingheWuDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor：ControlScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jan.2015III研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，

3、文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：IV摘要固定翼无人机的执行机构因其物理性质而具有饱和特性。在实际飞行过程中，由于未考虑输入受限特性的制约，尤其是因发生故障使得无人机执行机构受损时，往往会导致实际飞行效果达不到所期望的性能指标，甚至是因飞行控制系统失效而发生坠机等严重后果。因此，本文针对带有输入受限的固定翼无人机动

4、力学系统，采用鲁棒自适应控制方法设计了能够快速收敛以及稳定跟踪的自适应控制器，主要研究内容如下。首先，分析固定翼无人机飞行原理，针对整个非线性系统进行数学建模，并用状态空间表达式表示线性化后的结果，然后通过分析其中的参数不确定性，建立了自适应控制算法的模型平台。其次，针对参数不确定性，设计飞行控制器，包括正常未受限的混合自适应控制器与受限条件下的混合μ修正模型参考自适应控制器，从而保证无人机在正常情况及特殊情况下均可以跟踪给定信号，并且拥有良好的瞬态效应和稳定性。接下来针对自适应律中的参数：自适应增益，采用有界遗忘增益算法，进一步加快参

5、数估计的收敛速率。另外，为了保证系统的鲁棒性，在已有自适应算法的基础上，利用投影算子做了进一步的改进。最后，通过Lyapunov稳定性分析，证明算法的稳定性，并且在无人机动力学模型上进行仿真测试，验证算法的有效性。关键词：无人机；模型参考自适应控制；输入受限；飞行控制；鲁棒性；VAbstractFixed-wingUnmannedArmedVehicles(UAV)havesaturationcharacteristicsowingtophysicalpropertyofactuators.Duringtheflight,especia

6、llyinthewaroraccident,actuatorsaredestroyed,atthesametime,restrainedbysaturation,admirableperformancecannotbeachieved,orevenflightcontrolmayfail.Thus,fixed-wingUAVdynamicswithinputconstraintshavebeenexploredforrobustandadaptivecontrol.Maincontributionsoftheworkareasfollo

7、ws:Atfirst,theprincipleoffixed-UAVflightisanalyzed.Basedonnonlinearsystem,mathematicdynamicsarebuiltandlinearized.Parametricuncertaintiesarealsodefinedtolayfoundationforfurthercontrolalgorithm.Then,flightcontrollerisdesignedwithparametricuncertainties.Therearetwoparts:on

8、eisadaptivecontrolwithoutinputconstraintsandtheotheriscombinationofμ-modadaptivecontrolwithinputconstra