基于自适应控制的无人机编队控制研究

《基于自适应控制的无人机编队控制研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：V249.1论文编号：102870318-SX212学科分类号：081105硕士学位论文基于自适应控制的无人机编队控制研究研究生姓名许玥学科、专业导航、制导与控制研究方向先进飞行控制技术指导教师甄子洋副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringAdaptiveControlBasedFormationControlTechnologyforUnmanne

2、dAerialVehiclesAThesisinNavigation,GuidanceandControlbyYueXuAdvisedbyProf.ZiyangZhenSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位

3、或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要与单架无人机相比，无人机编队在军用和民用领域具有很多优势，因此，多无人机编队控制技术的研究被推到了前沿位置，成为国际航空控制界的研究热点。目前针对无人机编队的现代控制技术得到了广泛应用，其在一定程度上发展了经典控制方法，使得多无人机编队控制更加智能化。然而，实际编队飞行中存在的不确定因素直接影响了无人机的编队飞行效果，成

4、为编队控制的一大难题。本文针对无人机编队中存在的不确定性问题，对无人机编队保持、编队重构控制进行了研究，主要研究内容有：首先，根据国内外学者对无人机的调查与研究，简要介绍了本文的研究对象银狐无人机的主要性能参数，并建立了无人机的空气动力学模型和六自由度非线性运动方程。以长机-僚机的编队策略分别推导出长机与僚机的二维相对运动方程和三维相对运动方程，为后文编队控制研究奠定基础。接着，利用代数图论的基本思想，采用分布式控制结构设计无人机编队控制策略。通过分析无人机编队飞行的特点，基于状态反馈状态跟踪自适应控制方法，为无人机编队设计队形保持控制策略，并利用李雅普诺

5、夫定理进行了稳定性和渐近跟踪性证明，保证了全局的有界性。然后，考虑到状态反馈状态跟踪自适应控制方法在设计时需要满足较为苛刻的匹配条件，同时考虑编队中的无人机受到外界不确定干扰的情况，基于状态反馈输出跟踪自适应控制方法为无人机设计了飞行控制系统，保证了无人机在参数不确定性和受未知外界扰动的情况下，能够渐近跟踪控制指令且实现稳定地飞行。基于自适应无人机飞行控制系统，设计自适应编队控制器，抑制扰动的影响，消除编队中的相对位置误差，从而得到僚机的控制指令，保证了无人机编队能够实现队形保持与队形重构。最后，考虑到无人机在编队飞行过程中受到结构故障的情形，基于系统的无

6、限零结构和高频增益矩阵的符号在故障发生前后的不变性，设计了无人机自适应容错飞行控制系统，使得无人机在故障前后均能跟踪给定指令。同时使用自适应编队控制器抑制由故障产生的常值偏离项，实现无人机编队队形保持控制。论文对开展无人机自适应编队控制进行了有益的探索，研究成果具有较好的理论意义和实际应用前景。关键词：无人机，自适应控制，编队控制，一致性控制，容错控制I基于自适应控制的无人机编队控制研究ABSTRACTComparedwithsingleunmannedaerialvehicle(UAV),multipleUAVsformationhasmanyadvan

7、tagesinmilitaryandcivilianfields.Therefore,researchofUAVsformationcontroltechnologyhasbeenpushedtotheforefront,becomingaresearchhotspotininternationalaviationcontrolfield.Atpresent,moderncontrolmethodsforUAVsformationarewidelyused,whichdeveloptheexistingclassicalcontrolmethodstoso

8、meextent,makingmultipleUAVsformat