摘要：针对欠驱动四旋翼无人机在大角度和复杂机动飞行中的控制问题,提出了一种基于几何控制的轨迹跟踪方法,该控制器具有全局稳定性,系统可以从任何初始状态恢复。首先,对四旋翼系统构型进行建模,解决了非线性流形上平移动力学和旋转动力学之间的耦合效应;其次,针对动态系统的基本几何特征,采用微分几何方法设计了跟踪控制器;最后,对该系统进行仿真验证了轨迹跟踪的闭环稳定性。仿真结果表明,当初始姿态误差小于90°时,系统表现出指数稳定性;当初始姿态误差大于90°小于180°时,系统具有全局指数吸引性。

摘要：柔性飞行器(Flexible Flying Wing Aircraft,FFWA)因具有高升力系数、低阻力系数等优点而受到广泛关注。受到结构动力学和刚体动力学的耦合作用,飞行器容易发生弹性形变,给柔性飞行器的建模造成困难,也给控制系统的设计带来挑战。为此,针对飞翼布局柔性飞行器模型,研究了一种自适应输出反馈控制方法,并在飞翼布局柔性飞行器上进行仿真验证。首先,搭建飞翼布局柔性飞行器纵向动力学模型,并进行配平;然后,对非线性纵向动力学模型线性化得到线性飞行器模型;然后,设计包括基于观测器的基线设计和基于修正闭环参考模型的参数自适应在内的自适应输出反馈控制器,总体上保证了存在不确定参数时的稳定性和跟踪性能;最后,验证了输出反馈控制器在加入修正闭环参考模型时的优越性能。仿真结果表明,运用输出反馈控制能够很好地处理飞行器模型存在不确定参数的问题,并且加入修正闭环参考模型能够提高控制器的参数自适应性能。

摘要：柔性飞翼飞行器(Flexible Flying Wing Aircraft,FFWA)因其特殊的气动布局带来的高升力系数、低阻力系数等优点受到广泛关注。设计先进的伺服弹性控制律是解决气动弹性震颤的一个有效方案,通过模态分析方法获取FFWA的颤振频率是控制律设计的基础。为此,论文提出了一种基于曲线拟合频域分解(Curve-fifitting Frequency Domain Decomposi⁃tion,CFDD)的FFWA模态分析方法。首先,借助明尼苏达大学无人飞行器实验室在“mAEWing1”系列的两架柔性飞翼飞行器上进行的自由颤振地面振动实验,获得沿着机翼分布的二十个点上的加速度计的测量值;其次,采用CFDD对测得的力和加速度数据进行模态分析得到颤振频率;然后,将颤振频率选定在对飞行器最关键的柔性弯曲频率(3Hz~35Hz)并通过动画形式展现模态形状;最后,讨论了实验过程中的微小变化对识别模态参数的影响。仿真结果表明,运用CFDD能够在识别目标频率范围较低的地面振动测试中提取出柔性飞翼型飞行器的颤振点;与正交响应法的对比结果表明CFDD可以分析得到对称、非对称、扭转等多种模态,而正交响应法只适用于对称模态。