控制理论与应用

作者：刘重,何玉庆,谷丰,杨丽英,韩建达

单位：西安现代控制技术研究所,中科学院沈阳自动化研究所,中科学院沈阳自动化研究所,中科学院沈阳自动化研究所,中科学院沈阳自动化研究所

关键词：无源控制; 互联和阻尼分配; 倾转旋翼; 无人机; 飞行控制

基金：国家重点研发计划项目(2018YFB1307500), 国家自然科学基金项目(91748130, 91948202), 中国科学院青年创新促进会项目(2018232)资助.

倾转旋翼无人机以低速悬停以及快速巡航能力得到了大量的关注, 但是其变化的飞行器结构(旋翼的倾转)以及较强的非线性特性(飞行速度的大范围变化)都增大了飞行控制的难度. 针对一种四倾转旋翼无人机的飞行控制问题, 本文中的研究内容主要基于无源性概念, 改进了互联和阻尼分配无源控制以提出此飞行器的姿态与高度控制方法. 通过对于飞行器动力学模型的公式化, 其姿态与位置模型均可表示为端口受控哈密尔顿算子模型形式,模型中的旋翼倾转角度被格外关注以实现对于飞行模式过渡时动力学特性的分析与简化. 根据上述模型简化, 改进且包含积分作用的互联和阻尼分配无源控制被用于进行姿态与高度控制器设计, 基于无源性概念可进行进一步的稳定性分析. 最终, 仿真对比实验与包含飞行模式过渡的巡航飞行实验验证了所提出控制方法的有效性.

来源：2021年第8期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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