留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

自适应串级自抗扰弹性飞翼无人机姿态控制

冯引安,  祝小平,  周洲

downloadPDF
文章导航 > 红外与激光工程  > 2014 >  43(5): 1594-1599
冯引安, 祝小平, 周洲. 自适应串级自抗扰弹性飞翼无人机姿态控制[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1594-1599.
引用本文: 冯引安, 祝小平, 周洲. 自适应串级自抗扰弹性飞翼无人机姿态控制[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1594-1599.
shu
Feng Yin'an, Zhu Xiaoping, Zhou Zhou. Adaptation cascade active disturbance rejection controller for flexible flying wing UAV attitude control[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(5): 1594-1599.
Citation: Feng Yin'an, Zhu Xiaoping, Zhou Zhou. Adaptation cascade active disturbance rejection controller for flexible flying wing UAV attitude control[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(5): 1594-1599.
shu

自适应串级自抗扰弹性飞翼无人机姿态控制

  • 1.

    西北工业大学无人机特种技术重点实验室,陕西 西安 710065;

  • 2.

    西北工业大学无人机研究所,陕西 西安 710065

基金项目: 

国家自然科学基金（11202162）

详细信息
    作者简介:

    冯引安（1980-），男，博士生，主要从事飞行器非线性飞行控制、系统仿真方面的研究。Email：53051588@qq.com

  • 中图分类号: V249.12

Adaptation cascade active disturbance rejection controller for flexible flying wing UAV attitude control

  • 1.

    National Key Laboratory of Science and Technology on UAV,Northwestern Polytechnic University,Xi'an 710065,China;

  • 2.

    UAV Research Institute,Northwestern Polytechnic University,Xi'an 710065,China

  • 摘要: 文中针对飞翼无人机因其宽泛的飞行包线和特殊的布局带来的飞行控制技术难点，给出了一种自适应串级自抗扰飞翼无人机宽包线控制算法。首先，推导了适用于该算法的弹性飞翼无人机的非线性数学模型；其次，分别设计了弹性飞翼无人机的内环和外环自抗扰姿态控制器。自适应自抗扰控制器利用扩张状态观测器进行估计并动态反馈补偿，再利用NLSEF 抑制补偿残差；不需要无人机精确的模型参数，也无需精确的气动参数及摄动界限。仿真分析显示所设计的自适应自抗扰控制器较好地解决了弹性飞翼无人机从低空低速到高空高速的鲁棒控制，能够克服干扰及气动模态参数大范围摄动的影响。
    Abstract: The full envelope robust control of flying wing UAV is a difficult point because of its wide envelope and non-conventional layout. In this paper, a flight control scheme was proposed based on adaptation cascade active-disturbance-rejecdon control (ADRC) technique. The robust control design was divided into two steps; Firstly, a nonlinear mathematical model for the algorithm of flying wing UAV was deduced. Secondly, the flying wing UAV inner and outer ADRC attitude controller were designed respectively, the extended state observer was used to estimate and implement dynamic feedback compensation, and then the NLSEF was used to inhibit the compensating residual; ADRC controller was designed without a precise model of vehicle, and without precise perturbation boundaries of aerodynamic parameters. The simulation shows that the control structure is robust from low altitude and low speed to high altitude and high speed. The control system can overcome the impact of large-scale perturbations of interference and aerodynamic parameter.
  • [1] Li Guangwen, Jia Qiuling, Zhang Weiguo, et al. Gain scheeduling method of aircraft control law in the large flight envelope [J]. Flight Dynamics, 2010, 28 (1): 30-34. (in Chinese)李广文, 贾秋玲, 章卫国, 等. 一种飞机大包线控制律增益调参方法[J]. 飞行力学, 2010, 28(1): 30-34.
    [2]
    [3] Zhu Ronggang, Jiang Changsheng, Zou Qingyuan, et al.Study on dynamic inversion control and simulation of super maneuverable flight of the new generation fighter [J]. Acta Aeronautica ET Astronautica Sinica, 2003, 24(3): 242-245.(in Chinese)朱荣刚, 姜长生, 邹庆元, 等. 新一代歼击机超机动飞行的动态逆控制[J]. 航空学报, 2003, 24(3): 242-245.
    [4]
    [5] Xiong Zhiguo, Sun Xiuxia, Hu Mengquan. Active disturbances rejection control law design of aircraft super-maneuverable flight and simulations [J]. Journal of System Simulation, 2006, 18(8): 2222-2226. (in Chinese)熊治国,孙秀霞,胡孟权. 超机动飞机自抗扰控制律设计与仿真[J]. 系统仿真学报, 2006, 18(8): 2222-2226.
    [6]
    [7] Han Jingqing.Auto-disturbances-rejection-controller and Its Application[J].Control and Decision, 1998, 13(1): 19-23.(in Chinese)韩京清.自抗扰控制器及其应用[J]. 控制与决策, 1998, 13(1): 19-23.
    [8]
    [9] Li Jingjing, Ren Zhang, Qu Xin. Design of active disturbance rejection backstepping attitude controllerfor maneuvering glide vehicles [J]. Systems Engineering and Electronics, 2010, 32(8): 1711-1721.(in Chinese)李菁菁, 任章, 曲鑫. 机动滑翔飞行器的自抗扰反步高精度姿态控制[J]. 系统工程与电子技术, 2010, 32(8): 1711-1721.
    [10]
    [11]
    [12] Mracek C P, Cloutier J R. Full Envelope Missile Longitudinal Autopilot Design Using the State Dependent Riccati Equation Method[M]. Singapore: Gordon and Breach Science Publishers, 2000: 57-76.
    [13] Wang Yuhang, Yao Yu, Bi Yongtao. Lateal thrust and aerodynamicics blended control system design based on auto[J]. Journal of Astronautics, 2009, 30(4): 1544-1550. (in Chinese)王宇航,姚郁,毕永涛. 基于自抗扰的直接力与气动力复合控制系统设计[J]. 宇航学报, 2009, 30(4): 1544-1550.
  • [1] 姜炎坤, 朴亨, 王鹏, 李恒宽, 李峥, 王彪, 白晖峰, 陈晨.  采用线性自抗扰技术的高精度温度控制系统研制 . 红外与激光工程, 2023, 52(2): 20210813-1-20210813-6. doi: 10.3788/IRLA20210813
    [2] 张越杰, 张鹏, 冉承平, 张新勇.  扰动分离自抗扰控制在光电稳定平台上的应用 . 红外与激光工程, 2021, 50(10): 20210068-1-20210068-9. doi: 10.3788/IRLA20210068
    [3] 王春阳, 赵尚起, 史红伟, 刘雪莲.  机载光电稳瞄平台的线性自抗扰控制 . 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1213002-1213002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1213002
    [4] 李浩, 张振超, 李国平, 杜福嘉, 张惠.  拼接镜面望远镜位移促动器系统的自抗扰控制 . 红外与激光工程, 2019, 48(2): 218005-0218005(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0218005
    [5] 裴信彪, 吴和龙, 马萍, 严永峰, 郝鹏, 白越.  搭载光谱遥感载荷的多旋翼无人机控制系统设计与试验 . 红外与激光工程, 2019, 48(1): 118003-0118003(10). doi: 10.3788/IRLA201948.0118003
    [6] 夏培培, 王志乾, 李洪文, 邓永停, 王显军.  基于自适应自抗扰控制技术的2 m望远镜K镜的速度控制研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 718006-0718006(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0718006
    [7] 陈开伟, 温求遒, 夏群利.  半捷联导引头混合自抗扰控制系统设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1131001-1131001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1131001
    [8] 方宇超, 李梦雪, 车英.  基于自抗扰控制的光电平台视轴稳定技术研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 317005-0317005(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0317005
    [9] 刘连伟, 杨淼淼, 邹前进, 姚梅, 王敏, 许振领.  无人机红外辐射建模与图像仿真 . 红外与激光工程, 2017, 46(6): 628002-0628003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0628002
    [10] 赖莉萍, 付博, 张蓉竹.  宽谱光源对CMOS阵列电串扰的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 120005-0120005(6).
    [11] 殷宗迪, 董浩, 史文杰, 张锋.  精确模型辨识的光电平台自抗扰控制器 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 926001-0926001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0926001
    [12] 王婉婷, 郭劲, 姜振华, 王挺峰.  光电跟踪自抗扰控制技术研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 217003-0217003(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0217003
    [13] 黄楠楠, 刘贵喜, 张音哲, 姚李阳.  无人机视觉导航算法 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 726005-0726005(9). doi: 10.3788/IRLA201645.0726005
    [14] 李艳辉, 厉明, 周凌, 张楠.  基于模型匹配的光电侦察无人机飞行控制器设计方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 693-698.
    [15] 孙占久, 聂宏, 黄伟.  无人机红外辐射特性计算与分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1037-1046.
    [16] 李贤涛, 张葆, 孙敬辉, 毛大鹏, 柏旭光, 沈宏海.  航空光电稳定平台扰动频率自适应的自抗扰控制 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1574-1581.
    [17] 何思远, 刘刚, 王玲, 唐延东.  基于无人机的输电线路设备识别方法研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1940-1944.
    [18] 宋琳, 程咏梅, 刘楠, 刘夏雷.  采用多重约束的无人机导航KLT视觉跟踪算法 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2828-2835.
    [19] 徐顶国, 桑建华, 罗明东.  无人机蒙皮红外辐射特征研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 880-884.
    [20] 许爱华, 汪中贤, 于坚, 张正武, 卓家靖, 史建军, 赵京山.  高空高速无人机尾焰红外辐射特性计算研究 . 红外与激光工程, 2012, 41(7): 1700-1776.
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  258
  • HTML全文浏览量:  37
  • PDF下载量:  195
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-09-05
  • 修回日期:  2013-10-03
  • 刊出日期:  2014-05-25

自适应串级自抗扰弹性飞翼无人机姿态控制

  • 1. 西北工业大学无人机特种技术重点实验室,陕西 西安 710065;
  • 2. 西北工业大学无人机研究所,陕西 西安 710065
    • 作者简介:

    冯引安（1980-），男，博士生，主要从事飞行器非线性飞行控制、系统仿真方面的研究。Email：53051588@qq.com

  • 收稿日期: 2013-09-05
  • 修回日期: 2013-10-03
  • 刊出日期: 2014-05-25
基金项目:

国家自然科学基金（11202162）

  • 中图分类号: V249.12

摘要: 文中针对飞翼无人机因其宽泛的飞行包线和特殊的布局带来的飞行控制技术难点，给出了一种自适应串级自抗扰飞翼无人机宽包线控制算法。首先，推导了适用于该算法的弹性飞翼无人机的非线性数学模型；其次，分别设计了弹性飞翼无人机的内环和外环自抗扰姿态控制器。自适应自抗扰控制器利用扩张状态观测器进行估计并动态反馈补偿，再利用NLSEF 抑制补偿残差；不需要无人机精确的模型参数，也无需精确的气动参数及摄动界限。仿真分析显示所设计的自适应自抗扰控制器较好地解决了弹性飞翼无人机从低空低速到高空高速的鲁棒控制，能够克服干扰及气动模态参数大范围摄动的影响。

English Abstract

    全文HTML

参考文献 (13)

目录

    /

    返回文章
    返回

    版权所有 © 2019 《红外与激光工程》编辑部｜ 地址: 天津市空港经济区中环西路58号｜ 邮政编码: 300308

    津ICP备19007885号-1

    本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计