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四旋翼无人机姿态系统的非线性容错控制设计
  • ISSN号:1000-8152
  • 期刊名称:《控制理论与应用》
  • 时间:0
  • 分类:TP273[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:天津大学电气与自动化工程学院,机器人与自主系统研究所,天津市过程检测与控制重点实验室,天津300072
  • 相关基金:天津市应用基础与前沿技术研究计划重点项目(14JCZDJC31900); 国家自然科学基金项目(60804004;90916004)资助~~
作者: 郝伟, 鲜斌
中文摘要:

本文研究了四旋翼无人机执行器发生部分失效时的姿态控制问题.通过分析其动力学特性,将执行器故障以乘性因子加入系统模型,得到执行器故障情况下四旋翼无人机的姿态动力学模型.在同时存在未知外部扰动和执行器故障的情况下,设计了一种基于自适应滑模控制的容错控制器.利用基于Lyapunov的分析方法证明了所设计控制器的渐近稳定性.在四旋翼无人机实验平台上进行了实验,验证了该算法对存在未知外部扰动和执行器部分失效时四旋翼无人机的姿态控制具有较好的鲁棒性.

英文摘要:

This paper is devoted to deal with the attitude control of the quadrotor unmanned aerial vehicle(UAV) with partial loss of effectiveness of its actuators. After analyzing the dynamic characteristics of the quadrotor UAV, we add the actuator failures to the system model in the form of multiplicative factor to obtain the dynamic model of quadrotor UAV with actuator failures. Then we develop a new nonlinear fault tolerant control(FTC) method based on the adaptive sliding mode control in the case of both unknown external perturbations and actuator failures. The asymptotical stability of the proposed controller is proved based on Lyapunov method. The real-time flight tests are implemented on the quadrotor UAV testbed and the results show that the proposed controller has achieved good robustness with respect to unknown external disturbances and partial loss of effectiveness of quadrotor UAV actuators.

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期刊信息
  • 《控制理论与应用》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:国家教育部
  • 主办单位:华南理工大学 中国科学院数学与系统科学研究院
  • 主编:胡跃明
  • 地址:广州五山路华南理工大学3号楼516室
  • 邮编:510640
  • 邮箱:aukzllyy@scut.edu.cn
  • 电话:020-87111464
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-8152
  • 国内统一刊号:ISSN:44-1240/TP
  • 邮发代号:46-11
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:21084