控制理论与应用

作者：马浩翔,陈谋,吴庆宪

单位：南京航空航天大学,南京航空航天大学,南京航空航天大学

关键词：无人直升机; 安全控制; 预设性能; 自适应控制; 输入饱和

基金：国家自然科学基金项目(U2013201), 国家杰出青年科学基金项目(61825302), 江苏省重点研发计划(社会发展)项目(BE2020704)资助.

针对无人直升机姿态与高度系统存在未知外部干扰、输入饱和、姿态与高度约束等问题, 本文提出一种具有输入输出约束的预设性能安全跟踪控制方法. 首先, 针对无人直升机的姿态与高度约束, 通过设计一类边界保护算法, 构建了新的安全期望跟踪信号. 为了保证系统对于安全期望跟踪信号的跟踪性能, 将预设性能函数与边界保护算法进行结合, 并对跟踪误差进行转换. 针对系统的输入饱和现象, 使用Sigmoid函数进行逼近; 同时, 针对饱和函数的逼近误差与未知外部干扰构成的复合干扰, 采用参数自适应方法对其上界进行逼近. 然后, 结合反步控制方法设计了安全跟踪控制器, 并通过Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统所有信号的收敛性, 保证了无人直升机的安全跟踪性能. 最终, 通过数值仿真验证了所提控制方法的有效性.

来源：2024年第1期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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