《欠驅動無人飛行器自適應軌跡跟蹤與路徑跟蹤控制》是依託北京航空航天大學，由左宗玉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：欠驅動無人飛行器自適應軌跡跟蹤與路徑跟蹤控制
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：左宗玉
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目以提高無人飛行器（UAV）跟蹤性能和飛行品質為目標，探索適用於欠驅動UAV跟蹤控制新方法，以欠驅動四旋翼無人直升機系統為具體研究對象，針對存在氣動模型不確定、未知氣流擾動以及控制受限等問題，研究相應的軌跡跟蹤和路徑跟蹤控制設計原理和方法。主要內容包括：（1）含模型氣動參數不確定和外界氣流擾動未知的自適應軌跡跟蹤控制；（2）基於Parallel-Transport坐標系的制導與控制融合路徑跟蹤控制；（3）基於修正羅格里德參數的嵌套飽和跟蹤控制；（4）含幅值和速率限制的自適應指令濾波軌跡跟蹤控制；（5）數值仿真與四旋翼無人直升機飛行實驗驗證。通過本項目的研究，不僅能夠為四旋翼無人直升機提供有效的跟蹤控制和飽和控制設計方法，也豐富了UAV飛行控制理論的研究，促進了非線性控制理論在實際中的套用，具有重要的科學意義和實用價值。
結題摘要
欠驅動無人飛行器的魯棒飛行控制是無人機自主控制研究當中備受關注的科學和工程問題，針對無人飛行器氣動模型的不確定性、未知氣流擾動、控制受限以及位置受限等問題，研究相應的軌跡跟蹤和路徑跟蹤控制原理和方法具有重要意義。本項目針對這類問題進行了深入的研究：（1）基於L1自適應控制結構，提出了一種四旋翼無人飛行器軌跡跟蹤控制算法，解決複雜環境下存在氣流擾動和氣動模型不確定的軌跡跟蹤控制，並保證閉環系統的暫態回響性能和魯棒性；（2）基於隱函式路徑描述方法，提出了一種四旋翼無人飛行器路徑跟蹤控制算法，有效避免傳統路徑跟蹤控制奇異問題，並實現制導與控制融合；（3）基於修正的羅格里德姿態參數描述，提出了一種控制受限情況下的四旋翼無人飛行器軌跡跟蹤控制算法，給出控制器參數選擇的充分條件，保證閉環系統的穩定性；（4）基於Barrier李雅普羅夫函式，提出了一種輸出受限下的四旋翼無人飛行器自適應軌跡跟蹤控制算法，保證系統的輸出位置始終限制在預先給定的範圍內，從而實現四旋翼的安全飛行。通過本項目的研究，為一類欠驅動無人飛行器在不同飛行條件和任務下，提供有效的控制系統設計和研究的新方法。
