【摘 要】
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随着微处理器、新能源等先进技术迅猛发展,以及四旋翼无人机控制方法研究日益深入,四旋翼无人机吊挂飞行运输系统的应用前景愈加广阔,在物流运输领域尤为突出。越来越多的研究团队在进行与之相关的研究,而四旋翼无人机吊挂飞行运输系统的强欠驱动、强耦合、高非线性、高自由度等特性,增加了其控制设计研究的难度。 四旋翼无人机吊挂飞行运输系统控制研究充满了机遇与挑战。本论文考虑当前研究现状中的局限与不足,围绕无人机
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随着微处理器、新能源等先进技术迅猛发展,以及四旋翼无人机控制方法研究日益深入,四旋翼无人机吊挂飞行运输系统的应用前景愈加广阔,在物流运输领域尤为突出。越来越多的研究团队在进行与之相关的研究,而四旋翼无人机吊挂飞行运输系统的强欠驱动、强耦合、高非线性、高自由度等特性,增加了其控制设计研究的难度。
四旋翼无人机吊挂飞行运输系统控制研究充满了机遇与挑战。本论文考虑当前研究现状中的局限与不足,围绕无人机吊挂飞行系统控制设计问题进行深入研究。以四旋翼无人机吊挂飞行运输系统为研究对象,本论文完成的主要工作如下:
1.针对系统中的吊挂绳索长度未知问题,提出了基于能量函数的自适应控制方法,实现了四旋翼无人机吊挂飞行运输系统中四旋翼无人机位置的稳定控制与吊挂负载摆角摆动的有效抑制。
2.针对外界环境不确定性问题,设计了基于误差符号函数积分鲁棒方法的新型非线性控制策略,实现了在外界扰动存在的条件下,四旋翼无人机位置的稳定控制与吊挂负载摆角摆动的有效抑制。
3.运用部分反馈线性化方法,提出了新型指数收敛控制方法,实现了四旋翼无人机姿态误差、位置误差和吊挂负载摆角摆动的指数收敛。
4.设计了新型非线性有限时间收敛鲁棒控制策略。通过对四旋翼无人机吊挂飞行运输系统动力学模型的细致分析,将该系统分为四旋翼无人机姿态动态子系统、四旋翼无人机位置动态子系统、吊挂负载摆角摆动子系统三部分,并分别设计终端滑模控制器、超螺旋控制器及状态反馈控制器。实现了系统未知外界扰动影响下的闭环系统误差有限时间收敛。
本论文所提出的控制设计均经过严格的数学证明,保证了闭环系统的稳定性;并且通过实时实验,验证了所提出的控制设计。从而在理论层面和实际层面上保证了本论文所设计的控制策略的有效性。
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