变负载无人机的自适应模糊自抗扰控制研究

来源 :华东交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wcf2009
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当今世界新兴信息技术产业发展对无人机技术的变革产生了深远的影响,促使无人机广泛的应用于各领域。在实际应用过程中,无人机常需要携带未知负载完成各种飞行任务,由于机体的质量及重心位置经常会发生变化,容易影响无人机的飞行状态稳定,因此设计一个具有较强抗负载扰动能力的飞行控制系统有助于提高无人机的飞行安全。本文主要针对四旋翼无人机飞行过程中,考虑负载重量、质心、转动惯量等发生变化容易导致机体飞行姿态不稳定的问题,在自抗扰控制器基础上提出一种适合于变负载无人机飞行姿态控制的自适应模糊自抗扰控制方法。文章详细介绍了算法原理,并在Matlab/Simulink环境下构建模型进行了仿真实验。最后,搭建了四旋翼无人机硬件实验平台,进行了实物飞行验证实验。仿真实验和飞行实验结果表明该算法相比传统算法抗负载扰动能力更强,对负载变化的适应性更好。全文主要工作为:(1)详细介绍了课题的研究背景和研究意义,以及无人机控制领域的研究状况。(2)依据动力学飞行原理以及牛顿-欧拉方程,构建了带负载条件下的四旋翼无人机的数学模型。(3)针对变负载条件下四旋翼无人机的飞行姿态控制,在传统自抗扰算法基础上,提出一种自适应模糊自抗扰控制方法。该方法针对传统自抗扰控制器中参数缺乏在线自整定的问题,采用模糊推理实现对非线性状态误差反馈控制律参数的在线调节,通过设计自适应观测器实现对负载系统中质量和质心偏移量的在线估计,并根据估计值来修正自抗扰补偿系数,提升系统控制精度和抗扰动性。文章详细叙述了算法计算流程,并进行了仿真和实物实验研究。
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