基于轨迹线性化方法的无人机鲁棒控制器设计

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无人机是可以由自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。用途广泛,成本低,机动性能好,生存能力强且无人员伤亡风险。它在现代战争中有极其重要的作用,在民用领域更是有非常广阔的前景。但是,由于其本身的多变量、强耦合的特点使得无人机对控制器的设计要求很高。本文利用轨迹线性化的非线性控制方法对无人机的轨迹跟踪进行控制,并且为了改善该方法本身的鲁棒性较差的问题,加入了鲁棒控制器输入项,提高了控制器的性能,改进了原控制方法的局限性。研究的主要内容包括以下几个方面:首先,根据飞行器的动力系统模型以及空气动力学知识,对六自由度无人机飞行器的数学模型进行描述。然后根据系统数学模型,利用Matlab/Simulink工具箱对无人机进行模型的搭建与仿真。其次,分析与轨迹线性化方法相关的理论、定理,简述轨迹线性化控制器的设计方法。根据六自由度无人机的具体情况进行分析设计。然后,通过对轨迹线性化控制器的理论分析,对六自由度无人机进行整体的轨迹线性化控制器的设计,并月.利用轨迹线性化方法对模型进行伪逆系统的求取,计算跟踪期望的轨迹时的标称输入值,用于系统跟踪的校准。最后,通过引入简单的鲁棒控制器,改善了原有的轨迹线性化方法对六自由度无人机飞行轨迹控制的鲁棒性差的问题。验证了当存在不确定性因素时,改善后的控制器的控制跟踪效果要优于原来的控制器效果。
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