检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机测量与控制 2021年第7期29卷 95-99页

作者：肖英楠孙抒雨成都理工大学工程技术学院四川乐山614000

针对传统无人机姿态鲁棒控制系统易受到外部干扰影响,无法精准控制姿态角、左侧舵面角和右侧舵面角,导致系统不稳定的问题,设计了基于反步滑模算法的无人机姿态鲁棒控制系统;使用TMS320F28335芯片的串级PID控制器,控制无人机中央处理机... 详细信息

针对传统无人机姿态鲁棒控制系统易受到外部干扰影响,无法精准控制姿态角、左侧舵面角和右侧舵面角,导致系统不稳定的问题,设计了基于反步滑模算法的无人机姿态鲁棒控制系统;使用TMS320F28335芯片的串级PID控制器,控制无人机中央处理机;选择MS-S3型伺服驱动器保证电机高速运动时的高转矩运行;使用STM32f407VGT6型号姿态控制器,控制旋翼姿态;在软件流程设计过程中,构建无人机动力学模型,引入反步滑模算法构建考虑姿态角动态方程,选择Lyapunov函数计算误差变量,设计滑模控制律,借助Visual C++6.0实现软件程序编写,完成无人机姿态鲁棒控制系统设计;由实验结果可知,在时间为5 s时,该系统姿态角达到6°、左侧舵面达到0.40°、右侧舵面角达到0.20°,与实际控制结果一致,具有精准控制效果。

关键词：反步滑模算法无人机姿态鲁棒控制姿态角

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基于反步滑模法的系留式无人机轨迹跟踪控制研究

基于反步滑模法的系留式无人机轨迹跟踪控制研究

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作者：蔡宇中南林业科技大学

学位级别：硕士

系留式多旋翼无人机系统是无人机在工程应用领域中的特殊种类,其主要用于环境监测、边界侦查、火灾防控、电能传输线路监测等。该系统通过线缆将地面移动载车平台上产生的电能供给无人机使用,解决了传统多旋翼无人机续航时间短的弊端,... 详细信息

系留式多旋翼无人机系统是无人机在工程应用领域中的特殊种类,其主要用于环境监测、边界侦查、火灾防控、电能传输线路监测等。该系统通过线缆将地面移动载车平台上产生的电能供给无人机使用,解决了传统多旋翼无人机续航时间短的弊端,拓宽了无人机的使用场景。然而该种类无人机国内的研究成果较少,且研究人员将研究重点主要集中在装置结构上的改进,对系留线缆的受力情况,无人机的抗干扰能力等方面研究较少。由于机动状态下无人机还需对地面平台实现跟踪,目前也很少涉及将系留式无人机运用于跟踪的研究。本文从动力学模型和轨迹跟踪两个方面对系留式无人机平台进行了设计与分析,通过使用微元法,对系留线缆受力情况进行分析,构建系留式无人机动力学模型。针对系留无人机系统在受到未知扰动的影响下,存在抗干扰能力弱、控制精度不高的问题,本文采用反步滑模法对无人机控制器进行设计,使系留式无人机系统能够较精确地实现对预设轨迹的跟踪飞行。本研究的主要研究工作如下:1)本系统通过使用基于VICOR模块设计的机上电源模块、电源转换装置、发电机等设备,实现由地面向无人机供电,然后对地面移动平台以及机上部分的各零部件进行优选,参数计算,完成系留无人机平台的总体设计,最后通过悬停控制飞行实验,证明系统可实现稳定运行。2)在无人机受到系留线缆的影响下,本文使用横流原理对线缆的微元段进行分析,求出线缆受到风阻影响时的阻力大小,然后使用微元法对绳上张力进行分析,解出线缆对无人机造成的拉力大小,然后在普通四旋翼无人机的动力学模型基础上,将系留无人机受到的线缆作用力考虑进来,对模型加以改进,从而构建出系留式无人机动力学模型。3)针对多旋翼无人机非线性、耦合性强等特点,使用反步滑模法设计控制器,并与经典的反步控制方法进行对预设轨迹的跟踪控制仿真对比分析,最终结果表明,该方法可以在更短的时间内到目标位置,跟踪效率更高,且超调量更小。综上所述,本文所搭建的系留式无人机平台基本能满足试验要求,且该平台使用的跟踪方法具有一定的优越性,可为后续系留无人机的研究提供一定的参考。

关键词：动力学模型轨迹跟踪反步滑模算法系留式无人机

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基于反步滑模的四旋翼无人机飞行姿态自适应控制

引用

计算机测量与控制 2024年第12期32卷 117-123页

作者：韩洪豆谢忠徐志鹏王一丁徐州新电高科电气有限公司江苏徐州221100 国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司江苏徐州221100

四旋翼无人机应用频率不断增加,应用场景愈加复杂,对其飞行姿态控制性能提出了更高的要求;现有方法对四旋翼无人机进行位姿控制后,可能会导致无人机的飞行行为出现发散或振荡,无法达到期望的位置与姿态,因此基于反步滑模算法,设计四旋... 详细信息

四旋翼无人机应用频率不断增加,应用场景愈加复杂,对其飞行姿态控制性能提出了更高的要求;现有方法对四旋翼无人机进行位姿控制后,可能会导致无人机的飞行行为出现发散或振荡,无法达到期望的位置与姿态,因此基于反步滑模算法,设计四旋翼无人机飞行姿态自适应控制方法;根据四旋翼无人机结构,构建四旋翼无人机动力学模型,利用MEMS惯性传感器对四旋翼无人机当前位置与姿态进行测量,结合卡尔曼滤波算法对飞行姿态角进行解耦计算,依据四旋翼无人机飞行姿态控制需求,联合反步滑模算法设计控制器,以飞行姿态角——滚转角、俯仰角与偏航角解耦计算结果作为控制器的输入量,控制器输出结果即为飞行姿态控制参量,实现四旋翼无人机飞行姿态的有效控制;实验数据证明:应用文章提出方法对四旋翼无人机飞行位姿进行控制后,控制结果与期望位置和期望位姿基本相同,滚转角、俯仰角与偏航角最大偏差不超过4°,具有较高的控制精度。

关键词：四旋翼无人机飞行姿态反步滑模算法姿态控制卡尔曼滤波

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