面向机动飞行的固定翼无人机位姿跟踪控制

机动飞行是无人机系统技术的重要发展方向之一.针对机动飞行位姿一体化控制需要及固定翼无人机平台欠驱动特点,本文提出了一种适用于固定翼无人机机动飞行的位姿同步控制方法.首先,利用对偶四元数紧凑、无奇异性的特点建立固定翼无人机位姿一体化模型.然后,提出虚拟坐标系设计方法,将控制力矩映射到未约束的状态量.通过引入非线性增量式反步法,设计了无人机位姿跟踪控制律,实现了位姿与旋量的稳定跟踪.最后,基于Lyapunov稳定性理论开展了系统稳定性分析,通过数值仿真与半实物仿真验证了本文方法的可行性....

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Bibliographic Details
Published in控制理论与应用 Vol. 40; no. 12; pp. 2217 - 2224
Main Authors 喻煌超, 曹粟, 彭羽凡, 王祥科
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 国防科技大学智能科学学院,湖南长沙 410073 01.12.2023
Subjects
fixed wing
unmanned aerial vehicle
飞行控制
maneuvering flight
flight control
无人机
对偶四元数
位姿一体化控制
dual quaternion
机动飞行
固定翼
integrated position and attitude control
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ISSN1000-8152
DOI10.7641/CTA.2023.30345

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Summary:机动飞行是无人机系统技术的重要发展方向之一.针对机动飞行位姿一体化控制需要及固定翼无人机平台欠驱动特点,本文提出了一种适用于固定翼无人机机动飞行的位姿同步控制方法.首先,利用对偶四元数紧凑、无奇异性的特点建立固定翼无人机位姿一体化模型.然后,提出虚拟坐标系设计方法,将控制力矩映射到未约束的状态量.通过引入非线性增量式反步法,设计了无人机位姿跟踪控制律,实现了位姿与旋量的稳定跟踪.最后,基于Lyapunov稳定性理论开展了系统稳定性分析,通过数值仿真与半实物仿真验证了本文方法的可行性.
ISSN:1000-8152
DOI:10.7641/CTA.2023.30345