无人机容错编队控制方法研究及其数字仿真平台研制
本文主要研究的是无人机（Unmanned Aircrafts）编队飞行控制（Formation flight Control），利用反馈控制技术与混合系统技术，对无人机的永久性故障以及间歇性故障进行容错控制研究，使得故障后的系统能够跟踪给定的指令，并在 Matlab中进行仿真验证，最后利用GUI界面平台更为直观、简洁地观察控制效果。 首先，介绍本课题的研究背景、目的及意义，系统地阐述了故障与容错控制(Fault Tolernt Control，FTC)的概念，总结了无人机编队飞行的研究现状，最后给出本文的主要研究内容。 其次，描述了无人机的编队模型，该描述无人机之间的位置关系，通过无人机之间的位置关系来观察编队的队形变化；并且对无人机自身的非线性模型进行了描述，通过线性化得到线性无人机模型，为后面的容错控制算法提供数学仿真模型，并实现了编队模型与无人机模型的结合。 再次，基于无人机线性化模型，结合线性状态反馈控制设计容错控制律，对永久性故障进行容错控制，保证闭环系统的稳定性且能够快速跟踪给定指令；针对间歇性故障，使用混合系统的方法对无人机飞控系统进行故障建模，将间歇性故障系统的稳定性的研究转化为混合系统的容错控制，结果表明，尽管发生了间歇性故障，在不需要使用容错控制器的情况下，而系统仍然能够保持稳定。仿真结果表明算法的有效性。 最后，在前面理论研究的基础之上，构建界面友好的仿真平台，利用Matlab的GUI设计功能及其数据处理功能、绘图功能等的有机结合，可以使编队飞行的动态仿真及其性能分析快速、灵活、直观、高效。一旦界面设计的方法得到很好的掌握，与Matlab内置的各种库函数和Simulink中的各种工具相结合就可以迅速开发出满足需要的界面友好的仿真平台。
无人机;编队飞行;容错控制;数字仿真
南京航空航天大学
硕士
控制理论与控制工程
杨浩
2014
中文
V279.2;V323.18
82
2016-03-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）