四旋翼直升機姿態(tài)控制系統(tǒng)的自適應(yīng)容錯控制算法研究.pdf

1、四旋翼直升機是一種結(jié)構(gòu)簡單、可垂直起降的多旋翼飛行器，在現(xiàn)代社會的軍事和民用領(lǐng)域都發(fā)揮著越來越重要的作用，但由于其姿態(tài)控制系統(tǒng)具有強耦合、過驅(qū)動等復(fù)雜特性，使其對外部干擾極為敏感，且容易發(fā)生故障，因此其容錯控制問題成為了近幾年來研究的熱點。本文針對四旋翼直升機的外部干擾以及執(zhí)行器故障，對其姿態(tài)控制系統(tǒng)的容錯控制問題進行了研究，提出并設(shè)計了四種不同的自適應(yīng)容錯控制算法，其中研究的主要內(nèi)容如下：
　?。?）首先，闡述了四旋翼直升機的結(jié)

2、構(gòu)組成及飛行原理，根據(jù)系統(tǒng)的受力特點，基于拉格朗日方程建立了其姿態(tài)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。其次，詳細地介紹了本文的仿真研究對象，三自由度四旋翼直升機半物理仿真平臺的系統(tǒng)組成及工作原理，并給出其模型的參數(shù)值。
　?。?）針對四旋翼直升機的外部干擾補償問題，本文運用模型參考自適應(yīng)控制（MRAC）方法，在常規(guī)自適應(yīng)控制器的基礎(chǔ)上，設(shè)計了干擾補償算法及其參數(shù)自適應(yīng)律。本文設(shè)計的自適應(yīng)補償控制器不僅實現(xiàn)了對外部干擾的補償，還確保了四旋翼直升機的

3、姿態(tài)角能夠準(zhǔn)確地跟蹤參考系統(tǒng)的狀態(tài)輸出。
　?。?）針對四旋翼直升機的執(zhí)行器故障以及外部干擾，基于干擾觀測器和切換控制策略，提出了一種自適應(yīng)容錯控制方案，實現(xiàn)了對其執(zhí)行器卡死故障及外部干擾的補償。然后又繼而考慮了執(zhí)行器的部分失效故障，通過引入系統(tǒng)狀態(tài)及其誤差的反饋，設(shè)計了一種直接自適應(yīng)容錯控制算法，在執(zhí)行器故障參數(shù)和外部干擾的上界均未知的情況下，該算法既實現(xiàn)了對外部干擾和執(zhí)行器故障的補償，又保證了姿態(tài)角的跟蹤性能。
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