控制理论与应用

作者：卢凯文,杨忠,张秋雁,许昌亮,徐浩,徐向荣

单位：南京航空航天大学自动化学院,南京航空航天大学自动化学院,贵州电网有限责任公司,南京航空航天大学自动化学院,南京航空航天大学自动化学院,安徽工业大学机械工程学院

关键词：推力矢量; 可倾转旋翼; 自抗扰控制器; 控制分配; 飞行器

基金：国家自然科学基金项目(61473144), 中国南方电网有限责任公司科技项目(066600KK52170074), 国家重点研发计划项目(2017YFE0113200), 南京 航空航天大学研究生创新基地(实验室)开放基金项目(kfjj20190301)资助.

针对常规四旋翼难以实现位置和姿态独立控制问题, 研究了一种具有全向推力矢量的可倾转四旋翼飞行器系统. 为克服系统的大范围不确定性、强耦合性及外部风扰影响, 设计了基于自抗扰控制(ADRC)技术的飞行控制器. 通过建立风扰下的系统动力学模型, 分析阵风对旋翼气动力的影响. 接着将系统解耦为六通道单回路结构并分别设计自抗扰控制器, 引入扩张状态观测器估计系统的内外扰动, 利用非线性状态误差反馈律输出扰动补偿控制. 在此基础上, 通过变量代换线性化控制分配矩阵, 将控制器输出直接映射到旋翼转速和倾转角. 仿真结果表明,所设计的自抗扰飞行控制器具有良好的位置和姿态独立控制能力, 能够有效地估计和补偿紊流风扰动, 同时对系统的部分动力失效故障有较强的鲁棒性.

来源：2020年第6期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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