变质心共轴双旋翼无人机建模与反步滑模控制
作者:
作者单位:

1.西安工业大学电子信息工程学院,西安 710021;2.西安现代控制技术研究所,西安 710065

作者简介:

通讯作者:

王司令,男,讲师,硕士生导师,E-mail:bang7263@163.com。

中图分类号:

V249.1

基金项目:

国家自然科学基金青年基金(62103315);陕西省科技厅重点研发项目(2022GY-243);陕西省教育厅专项(21JK0686);陕西省技术创新引导专项(基金)计划(2022QFY01-16)。


Modeling and Backstepping Sliding Mode Control of Moving Mass-Actuated Coaxial Dual-Rotor UAVs
Author:
Affiliation:

1.School of Electronic Information Engineering, Xi’an Technological University, Xi’an 710021, China;2.Xi’an Modern Control Technology Research Institute, Xi’an 710065, China

Fund Project:

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    摘要:

    针对共轴双旋翼无人机旋翼组件过于复杂,导致旋翼控制系统可靠性较低的问题,提出了一种依靠三轨变质心机构进行姿态控制的方案。推导了三轨变质心共轴双旋翼的运动模型和空气动力学模型,并分析了不同滑块所处位置和质量占比情况下变质心无人机动力学特性。建立变质心无人机姿态控制系统的状态方程,针对系统中的非线性和不确定性,设计了基于反步滑模控制的姿态控制器。仿真实验表明,所设计的控制器能够在含有外部扰动的工况下有效完成姿态跟踪任务,具备较好的抗干扰能力。

    Abstract:

    A scheme of attitude control based on three-track moving mass-actuated mechanism is proposed for the problem that overcomplicated rotor components and low reliability of the coaxial dual-rotor unmanned aerial vehicle (UAV). The motion model and the aerodynamic model of the moving mass-actuated ducted coaxial dual-rotor UAV are derived. The dynamic characteristics of moving mass-actuated UAV (MAUAV) with different slider positions and mass ratios are analyzed. The state equation of the attitude control system for MAUAV is established. Aiming at the nonlinearity and uncertainty of the system, the attitude controller based on the backstepping sliding mode control is designed. Simulation results show that the designed controller can effectively complete the attitude tracking task under the condition of external disturbances, and has good anti-interference ability.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

吉思臣,王司令,阎坤,任海鹏,周洋.变质心共轴双旋翼无人机建模与反步滑模控制[J].南京航空航天大学学报,2022,54(6):1056-1064

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  • 收稿日期:2022-05-05
  • 最后修改日期:2022-10-28
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  • 在线发布日期: 2022-12-05
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