无人直升机部分姿态约束安全飞行控制
CSTR:
作者:
作者单位:

1.西安理工大学自动化与信息工程学院,西安 710048;2.西安工业大学基础学院,西安 710021

作者简介:

通讯作者:

李艳恺,男,副教授,E-mail: liyankai@xaut.edu.cn。

中图分类号:

V249.1

基金项目:

国家自然科学基金项目(62127809, 62103327);中国博士后科学基金项目(2022T150524);陕西省教育厅科研计划项目(23JY053);陕西省科技厅重点研发计划(2024GX-YBXM-298)。


Safe Flight Control of Unmanned Helicopters with Partial Attitude Constraints
Author:
Affiliation:

1.Institute of Automation and Information Engineering, Xi’an University of Technology,Xi’an 710048, China;2.School of Sciences, Xi’an Technology University, Xi’an 710021, China

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    摘要:

    针对无人直升机系统,在保证姿态约束在指定范围的前提下,研究其全自由度控制问题。考虑到系统的强非线性、强耦合性、欠驱动性以及中间控制变量需保证有界等特点,文中通过反馈线性化方法降低非线性和耦合性的强度,设计控制器直接控制3个位置自由度和偏航角。同时,利用障碍Lyapunov函数方法局部约束中间变量来间接控制滚转角和俯仰角,保证直升机姿态有界。结合非线性系统控制理论,在保证跟踪误差系统有界的同时对系统进行稳定性分析。最后通过模拟实例验证了该方法的有效性。

    Abstract:

    For the unmanned helicopter system, the full-degree-of-freedom control problem is studied, while ensuring that the attitude constraints are within the specified range. Considering that the characteristics of the system such as strong nonlinearity, strong coupling, under driving, and intermediate control variables need to be guaranteed to be bounded, this paper reduces the strength of the nonlinearity and coupling through the feedback linearization method, and designs the controller to directly control the three positional degrees of freedom and the yaw angle. At the same time, this paper utilizes the obstacle Lyapunov function method to locally constrain the intermediate variables to indirectly control the roll angle and the pitch angle, thus ensuring that the helicopter’s attitude is bounded. Combined with the nonlinear system control theory, the tracking error system is guaranteed to be bounded, while the system is analyzed for stability. Finally, the method effectiveness is validated through simulation examples.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

杜佳玮,李天鸿,李艳恺,历东平,弋英民,黄宇龙.无人直升机部分姿态约束安全飞行控制[J].南京航空航天大学学报,2024,56(6):1082-1089

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  • 收稿日期:2024-05-27
  • 最后修改日期:2024-09-28
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  • 在线发布日期: 2024-12-18
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