无人机栖落机动的一种离线鲁棒预测控制算法
作者:
作者单位:

南京航空航天大学自动化学院,南京,211106

作者简介:

通讯作者:

中文作者简介:何真,女,副教授,硕士生导师,E-mail: hezhen@nuaa.edu.cn。

中图分类号:

V 249

基金项目:

国家自然科学基金 6187312┫资助项目国家自然科学基金(6187312)资助项目。


An Off-Line Robust Predictive Control Algorithm for UAV in Perching Maneuver
Author:
Affiliation:

College of Automation Engineering, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing, 211106, China

Fund Project:

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    摘要:

    针对固定翼无人机栖落机动过程的纵向运动,研究了一种在线计算量小的栖落机动鲁棒预测控制方法。首先将飞行器栖落机动动力学模型沿参考轨迹建立分段线性切换系统模型。考虑外部风扰动,进一步建立张量积模型。然后,利用渐近稳定的椭圆不变集的概念,采用 “离线设计、在线综合”的方法设计了在线计算量较小的栖落轨迹跟踪控制律;结合鲁棒预测控制和切换系统全局稳定分析方法分析了系统稳定性。最后,对外部风扰动下的固定翼无人机栖落机动过程进行了仿真。仿真结果表明所设计的跟踪控制器在线计算量小并具有良好的控制效果。

    Abstract:

    A robust model predictive control algorithm which costs little online computation for the fixed-wing unmanned aircraft during its perching maneuver process is investigated based on the UAV’s longitudinal motion. First, the nonlinear dynamic system is linearized along the reference trajectory in order to establish the piecewise linear system. Second, considering the external wind disturbance, a tensor product model is further constructed. Then, using the concept of asymptotically stable elliptical invariant set, the method of “offline design, online synthesis” is adopted to design the tracking trajectory control law with less online calculation. The stability of the system is analyzed by combining the robust predictive control and the global stability analysis method of the switching system. Finally, the maneuvering process of fixed-wing UAV under external wind disturbance is simulated. The simulation results show that the designed tracking controller costs less on-line calculation and provides good control effect.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

万慧雯,何真,曹瑞,胡舟逸.无人机栖落机动的一种离线鲁棒预测控制算法[J].南京航空航天大学学报,2019,51(6):785-794

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  • 收稿日期:2019-05-08
  • 最后修改日期:2019-11-26
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  • 在线发布日期: 2020-01-06
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