【摘 要】
:
无人机控制技术已成为21世纪世界军事强国竞相争夺的技术制高点,一直被公认为引领未来联合作战和夺取信息非对称优势的“杀手锏”。区别于轨迹跟踪,路径跟随等研究较为充分的话题,无人机目标环绕控制是智能无人系统控制前沿,运用无人机对地面目标实施环绕是近年来解决定点巡逻、持续监视、区域封锁等任务的得力手段,引发了国内外学者的高度关注。本论文针对欠驱动四旋翼无人机,以单机圆形环绕、多机等相位圆形环绕、单机椭圆
论文部分内容阅读
无人机控制技术已成为21世纪世界军事强国竞相争夺的技术制高点,一直被公认为引领未来联合作战和夺取信息非对称优势的“杀手锏”。区别于轨迹跟踪,路径跟随等研究较为充分的话题,无人机目标环绕控制是智能无人系统控制前沿,运用无人机对地面目标实施环绕是近年来解决定点巡逻、持续监视、区域封锁等任务的得力手段,引发了国内外学者的高度关注。本论文针对欠驱动四旋翼无人机,以单机圆形环绕、多机等相位圆形环绕、单机椭圆环绕、多机等弧长椭圆环绕为主线,综合考虑抗干扰控制、目标信息与机载资源约束以及暂态性能增强等实际问题,开展考虑机载资源受限的无人机抗干扰环绕控制方法研究。具体研究内容包括:1)针对未知目标信息获取和感知难题,设计了可满足持续激励条件的目标位置估计器,实现了仅视线方位角可测下对目标位置信息的重构,消除了现有李亚普诺夫制导矢量场(Lyapunov Guidance Vector Field,LGVF)对目标位置和目标速度的需求。借助方向向量场理论,建立了基于径向校正和法向绕飞的水平环绕制导律,结合高度控制律,实现了指定高度下对静止/移动目标的圆形环绕。基于反馈线性化控制思想和扩张状态观测器(Extended State Observers,ESO)的干扰估计结果,构建了带事件触发机制和采样误差补偿项的姿态鲁棒控制律,揭示了事件触发条件参数和控制器增益对闭环系统跟踪误差的影响机理,在避免芝诺现象的同时实现了控制端状态采样频次与跟踪性能的有效折中,有效提升了机载有限计算/通信/控制资源的利用率。2)针对机载资源受限下四旋翼快机动抗干扰环绕控制器设计问题,分别在轨迹回路和姿态回路构造事件触发扩展状态观测器(Event-triggered Extended State Observers,ETESOs),在降低测量端数据刷新频率的同时实现了对相对速度、目标加速度以及集总扰动的精确观测。在单机圆形环绕的基础上,通过视线方位角信息的协同交互与共享,设计了可同时满足径向距离和相位约束的协同环绕制导律,实现了相邻四旋翼之间相对角间距的精准调节,达到了以目标瞬时位置为圆心、预设距离为半径的协同安全绕飞效果。最后,设计了基于ETESO干扰补偿的鲁棒姿态控制器,保证了角度输出对标称指令的稳定跟踪。3)针对当前圆形环绕中存在的灵活性差、适应性弱、稳定时间长等缺陷,提出了不依赖控制器参数和初始条件、具有指定时间收敛能力的椭圆环绕制导律,在避免控制器参数反复整定的前提下确保了四旋翼快速收敛至预设的椭圆轨迹,有效保证了四旋翼遂行任务的时效性。接着,针对实际飞行环境中广泛存在的多源未知干扰导致四旋翼飞控性能退化、鲁棒性缺失等难题,设计了量化模糊逻辑估计和姿态校正相结合的角速度量化控制律,该控制律通过利用滞回量化器将连续状态分解为离散数据更新权值,在兼顾控制精度和估计精度的同时减轻了控制端和测量端的信号传输负担。4)针对椭圆轨迹导引下考虑机载计算和通信资源受限的分布式环绕控制问题,基于有向通信拓扑结构,设计了兼具相对距离和弧长间距调节功能的分布式椭圆环绕制导律,以规避椭圆轨迹导引下相位协同固有的碰撞风险。随后将恶化系统性能的不确定因素视为集总干扰,采用基于事件触发的未知系统动态预估器(Event-triggered Unknown System Dynamics Estimators,ETUSDE)对其进行在线估计并在前馈通道中补偿,在不牺牲估计精度的前提下有效减轻了测量端信号的传输负担,基于干扰估计项构建了鲁棒姿态控制器,实现协同效能以及鲁棒性的显著提升。
其他文献
随着党中央、国务院支持海西建设政策的出台,海西迎来了跨越发展的难得机遇。位于海峡西岸、福建省中部的仙游县人民法院,把握海西战略发展机遇,善谋司法作为,助推跨越发展,取得了斐然成绩。2011年2月22日,该院被最高人民法院授予"全国优秀法院"称号,并连续五届蝉连福建省"十佳法院"称号,荣立集体一等功;连续五届蝉连莆田市"文明单位"称号。自1972年恢复建院以来,全院没有发生一起法官违法犯罪刑事案件,
能源领域相关的问题一直广受关心,如能源的开发、利用以及能源的存储。常用的储能器件有超级电容器、电介质电容器和燃料电池等。电介质薄膜电容器具有循环寿命长、功率密度高、体积小的优点,更容易实现设备的小型化。本文采用脉冲激光沉积法(PLD)分别制备了立方相结构Bi1.5Mg Nb1.5O7和单斜相结构Bi2Mg2/3Nb4/3O7两种不同结构薄膜。铌酸铋镁薄膜(BMN)的优势在于低损耗,较高的可调谐率。
地磁导航凭借其抗高过载性能优异的特点,成为当前军事领域中炮射制导弹药上使用的非常广泛的一类导航方式,其能够有效避免传统惯性导航存在的误差累积问题。但是地磁测姿方式在弹体姿态测量的应用中,弹体磁场环境受发射高过载环境影响变化会导致事先标定参数不准确,造成姿态角解算的误差较大。同时,传统基于地磁信息的姿态解算方法需要已知一个姿态角进行解算,通常根据弹道运动学模型将其中一个姿态角进行假设,存在假设值与实
近年来我国科技飞速发展,随之而来的是行业发展对环境造成的污染问题。部分地区环境遭到严重破坏,污染问题愈发严重,同时也对周边环境发展产生不良影响。对此,需要坚持环保理念,根据新环保法规定重视环境治理与修复工作。基于新环保理念积极开展防治措施,推进农业发展,满足国家经济发展的本质要求。基于新环保法的视角,应加强对土壤污染环境问题治理的重视程度,尽可能对现有问题进行改善,从而达到理想的治理目标。通过采取
新时代中国将思想政治教育推向战略高位,高校思想政治理论课教师队伍建设进入质量提升的新阶段。将教学与科研结合起来组建高校思想政治理论课教学科研团队对提升高校思想政治理论课的教学质量,加强高校思想政治理论课教师队伍建设具有重要意义。然而,新时代高校思想政治理论课教学科研团队建设存在定位不准确、方向不明晰、结构不合理、协作不充分等诸多问题,需要从明确目标规划、完善制度机制、优化团队结构、营造合作氛围等方
随着航天技术的飞速发展,航天试验对数据测量系统提出越来越多样化的功能需求。在飞行试验准备状态下,由于数据测量系统飞行器与地面通讯接口完全分离,无法完成启动记录指令的下发,而数据测量系统需要通过接收指令完成试验中采集数据的实时存储,以实现事后数据的下载和分析。针对上述问题,设计了一种实现数据采集、传输及电源控制的数据测量系统。首先对数据测量系统的技术指标进行分析,并结合国内外研究现状,设计了由数据采
随着中远程高效毁伤战略目标需求的日益增加,云爆弹等可以对战略目标及人员进行高效打击的武器取得了长足的发展,如何更准确地评估其威力,对温度计量与测试技术提出了新的要求。爆炸温度场重建技术是研究武器性能的重要技术,而接触式温度测试技术由于其直接接触待测温度场的特性可以更加准确地爆炸温度场进行重建,而温度传感器以及测试系统存在的动态误差会严重影响测量结果,需要对测试结果进行修正。针对爆炸温度场的动态测试
光纤陀螺作为惯性传感器的关键组成部分,成为导航与制导系统中应用最广泛的光纤传感器。其中,干涉式光纤陀螺(Interferometric fiber optic gyro,IFOG)凭借其抗电磁干扰、高精度、小尺寸、低噪声和高稳定性等优势,在惯性导航系统中应用前景广阔。目前,双偏振干涉式光纤陀螺作为新型的角速度传感仪器受到了国内外研究人员的关注。但是由于开环双偏振IFOG易受环境波动的影响,在传统方
石墨烯由于其具有原子层厚度以及优异的力学和电学特性而有望作为负压传感器的敏感材料用以克服传统负压传感器体积大、能耗高以及灵敏度低的缺点,提高传感器的灵敏度,缩小传感器的尺寸。但是裸露的石墨烯易受到环境中的水分、杂质离子或分子等的物理吸附或化学掺杂而影响其电学性能,严重阻碍了石墨烯器件的实际应用。基于此,本文提出了一种基于氮化硼作为初始保护层以及倒装式封装键合形成密封腔作为二次防护的石墨烯防护方法,
近年来,随着光电器件的蓬勃发展,以石墨烯为代表的纳米材料由于具有良好的物理化学特性而受到广泛关注。单层石墨烯具有97.7%的高透光率和超快的载流子迁移率,在光电器件方面备受青睐。然而,石墨烯较低的光吸收率(约为2.3%)和较短的光生载流子寿命阻碍了其潜在发展。提高器件的光电性能需要提高材料的光吸收能力。石墨烯纳米墙不仅涵盖了石墨烯固有的优异性质,而且具有独特的光吸收特性。本文基于石墨烯纳米墙材料,