摘要：该文提出一种未知风场扰动下无人机精确3维航路跟踪的鲁棒最优控制律。该控制律基于跟踪虚拟目标的思想,将风场扰动加入无人机运动方程,采用反馈线性化将无人机的非线性动力学方程变换为线性状态方程。假设风场扰动已知的条件下,采用线性二次型调节器推导出能够跟踪3维航路的最优控制律。进一步考虑未知的风场扰动,设计鲁棒控制项代替最优控制律中的风场参数,得到能够抑制未知有界风场干扰的鲁棒最优控制律,并采用Lyapunov稳定性理论证明该闭环系统的全局渐近稳定性。仿真表明该控制律能够实现在未知风场扰动下无人机精确3维航迹跟踪,且具有良好的跟踪性能。

摘要：常规旋翼无人机大都采用共线设计,只能产生竖直方向的推力,极大地限制了旋翼无人机在涉及物理交互任务时的应用。针对此问题,研究了一种双倾斜式全驱动六旋翼无人机,采用旋翼转轴非共线的设计方法,可以实现位置与姿态的独立控制。提出了一种抑制抖振的改进型积分滑模控制器,并与PID控制器、积分反演控制器和传统积分滑模控制器进行对比。仿真结果表明,所提出的改进型积分滑模控制器能够实现旋翼无人机位置与姿态的独立控制,并能够有效克服自身模型参数的不确定性以及外部的风场扰动完成定点悬停与复杂的轨迹跟踪。实物样机实验结果表明,该设计的全驱动旋翼无人机在长距离横向运动时能够保持水平姿态,俯仰角和滚转角误差控制在±2°以内。

摘要：针对"长机-僚机"近距编队队形因风场扰动而不能保持期望队形的问题,首先,提出了一种自适应队形保持控制的方法,该方法可用于抵消因风场不确定性对无人机的横侧向和前行方向所产生的距离误差,同时能够保持无人机编队稳定飞行。其次,由于风场的不确定性会引起"长机-僚机"之间的动力学发生变化,因此设计了一种基于"长机-僚机"相对运动模型的自适应控制律用以估计风场在3个方向的大小,进而控制无人机之间的相对运动以消除风场不确定性所产生的距离误差并保持速度的一致性,最终实现保持期望的队形。再次,通过构建合理的李雅普诺夫函数,证明无人机编队在风场干扰下能够保持编队稳定飞行,同时"长机-僚机"之间相对横向、横侧向以及纵向的距离误差均接近零。最后,通过仿真验证:所提出的自适应控制方法具有良好的鲁棒性,这为工程实践提供理论依据。

摘要：针对动力翼伞系统易受舵机负载转矩和外界风场等复杂扰动影响的问题,本文改进动力翼伞系统模型,引入具有负载转矩的直流电机模型。提出了基于自抗扰控制的轨迹跟踪控制器,分别设计了横纵向通道控制器,横向轨迹通道采用串级自抗扰控制,内环控制器对舵机负载扰动进行估计和补偿,减小死区误差;外环控制器跟踪参考飞行方向,降低风扰影响。半实物仿真结果表明:该控制策略性能优于传统自抗扰控制(ADRC)和PID控制器,能有效抑制舵机负载和风场扰动,提高跟踪精度,且稳定性和鲁棒性显著增强。

摘要：该研究的目的是探讨在风场作用下四旋翼飞行器的飞行控制方法。以理想条件下四旋翼飞行器的动力学特性分析为基础,引入风场干扰,建立了基于风场作用下的动力学模型。通过设计双闭环串级PID控制器,实现对四旋翼飞行器位置和姿态的控制,最后利用MATLAB/Simulink工具对四旋翼飞行器动力学模型和控制器进行仿真。仿真结果表明,在均匀风场作用下,该动力学模型能够准确反映出系统的动态性能,所设计的控制器在风场作用下,能够有效地对飞行器进行控制,保证了系统具有较强的抗干扰能力。

摘要：针对四旋翼无人机在野外工作受风干扰的问题,提出了风场干扰下四旋翼无人机的飞行控制方法。通过对四旋翼无人机的受力分析,考虑陀螺仪效应建立非线性数学模型,并引进外部风场干扰,建立了在风场作用下的位置姿态控制模型。设计反步法控制器,实现四旋翼无人机的位置及姿态控制,利用Lyapunov稳定性理论证明系统的稳定性,并利用Matlab/Simulink模拟分析控制策略的效果。在自然风的作用下,这一模型准确反映了系统的动态特性,且反步法控制器对四旋翼无人机执行轨迹追踪控制稳定性良好。