飞行器姿态非光滑有限时间控制

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1、学校代码10406分类号TP273密级学号120081101001题目飞行器姿态非光滑有限时间控制作者史志谦学科、专业控制理论与控制工程指导教师蒋沅申请学位日期2015.06学校代码：10406分类号：TP273学号：120081101001南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）飞行器姿态非光滑有限时间控制硕士研究生：史志谦导师：蒋沅博士申请学位级别：硕士学科、专业：控制理论与控制工程所在单位：信息工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：南昌航空大学TheNon-smoothFiniteTimeControlForAircraftAttitudeADissertat

2、ionSubmittedfortheDegreeofMasterControlTheoryandControlEngineeringbyShiZhiQianUndertheSupervisionofProf.JiangYuanSchoolofformationEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune.2015摘要近些年来随着空间技术的发展，各式各样的飞行器层出不穷，针对其控制要求也越来越高。本文拟在飞行器控制器中采用一种介于光滑与非连续之间的非光滑控制方法。非光滑控制不仅能使系统的状态响应较为平滑，而

3、且还能体现出快速的收敛性和更好鲁棒性。本文首先介绍了飞行器控制发展现状，包括低阶到高阶系统的一些非光滑控制策略；为了描述级联系统的非光滑控制器设计过程，本文针对一个简单的非线性模型设计了有限时间控制器；接着针对较为复杂的非线性直升机模型和微型四旋翼模型采用有限时间控制方案，进行了非光滑镇定，仿真结果表明有限时间控制方案有着较好的收敛速度和抗干扰性能。鉴于本文的控制方案仍存在一些不足，接下来指出了本文中需要改进的地方以及笔者以后的研究方向。同一般的模型控制方法相比，本文应用的方法具有下述三方面的创新意义：可令系统状态在有限的时间内收敛到零；有着更好的抗扰动性能和更快的收敛速

4、度；使用有限时间级联系统的控制策略可将某些高阶系统转化为低阶系统进行控制。关键词：有限时间,非光滑,级联系统,CE150直升机模型,四旋翼飞行器IAbstractInrecentyears,withthedevelopmentofspacetechnology,variousflightvehiclesappearconstantlyandthecontroldemandishigherandhigher.Thepaperplanstoadoptanon-smoothcontrolmethodwhichisrangedfromsmoothandnon-continuous

5、algorithm.Thenon-smoothmethodsnotonlymakethesystemstatesresponsesmoothlybutalsoreflectfasterconvergencepropertyandbetterrobustness.Firstly,thedevelopmentoftheaircraftattitudeandthenon-smoothmethodsincludingloworderandhighorderfinitetimecontrolsystemsaresummarizedsimplyinthepaper.Todescrib

6、etheprocedureofthenon-smoothfinitetimecontrolmethodoncascadingsystem,thefinite-timecontrollerisdesignedonasimplenonlinearsystem.Thenafinitetimecontrolmethodisemployedtostabilizenon-smoothlyonthenon-linearhelicoptermodelandmicroquadrotor.Thesimulationshowseffectivenessandperformsfasterconv

7、ergenceandbetterrobustness.Inlightofsomedeficienciesexistinthepaper,theimprovementsandtheperspectivearedeclaredattheendofthepaper.Comparedtoothermodelcontrolmethods,therearethreeadvantagesinthispaper:Firstly,thesystemstatescanconvergetozeroinfinitetime;Secondlythism