国家自然科学基金(90916004)
- 作品数：16 被引量：163H指数：8
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- 相关机构：天津大学天津航海仪器研究所天津市天锻压力机有限公司更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金天津市应用基础与前沿技术研究计划重点项目天津市科技计划更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术航空宇航科学技术金属学及工艺更多>>
- 小型无人直升机姿态非线性鲁棒控制设计被引量：18
- 2014年
- 本文针对小型无人直升机的姿态控制问题,通过系统参数辨识,获得了较为准确的无人直升机姿态动力学模型.并根据无人直升机的动态特性,设计了基于神经网络前馈与滑模控制的非线性鲁棒姿态控制律,该控制律对直升机模型的先验知识要求较低.利用基于Lyapunov的分析方法证明,设计的控制律能够实现对无人直升机姿态角的半全局指数收敛镇定控制,并能确保闭环系统的稳定性.基于姿态飞行控制实验平台的实时飞行控制实验结果表明,提出的控制设计取得了很好的姿态控制效果,并对系统不确定性和外界风扰动具有较好的鲁棒性.
- 鲜斌古训刘祥王福刘世博
- 关键词：无人直升机参数辨识滑模控制
- 分布式多无人机的时变编队非线性控制设计被引量：14
- 2021年
- 研究了基于分布式通信网络的多无人机时变编队控制问题,考虑到外界扰动对多无人机协同编队系统的影响,提出一种新的连续非线性鲁棒编队控制方法.首先基于一致性方法构造了分布式无人机编队误差系统,降低了编队控制器对全局编队信息的要求;然后采用一种基于误差符号函数积分的鲁棒控制算法补偿未知外界扰动的影响,提高了无人机编队系统的鲁棒性,并基于Lyapunov分析的方法,证明了多无人机编队误差的半全局渐进收敛性;最后在四旋翼无人机编队实验平台上进行了多无人机时变编队的实时实验验证,实验结果表明,所提出的分布式编队控制算法可以实现多无人机时变编队控制,且具有较好的协同性能和抗干扰能力.
- 鲜斌李宏图
- 关键词：多无人机分布式控制鲁棒控制协同控制
- 基于深度学习的四旋翼无人机地面效应补偿降落控制设计被引量：2
- 2021年
- 针对四旋翼无人机在降落控制过程中地面效应对控制性能有较大影响的问题,在地面效应复杂,难以建立机理模型的约束下,提出一种基于深度学习的新型非线性鲁棒控制策略.利用深度神经网络的学习能力,建立无人机降落过程中未知地面效应的补偿模型;结合super-twisting控制设计,实现对降落过程中未知地面效应的快速抑制和无人机降落的精确控制;通过Lyapunov分析法和谱归一化法,证明降落过程中闭环系统的稳定性和无人机位置误差的有限时间收敛特性.实时飞行实验结果表明,所提出的控制策略具有较好的控制效果.
- 鲜斌耿向威
- 关键词：非线性控制鲁棒控制
- 无人机地面站与航迹规划的研究
- 本文以小型无人机飞行控制系统研究为背景,为提高无人机的自主飞行能力,设计了一款无人机地面站,实现了与无人机的实时通信、数据存储与分析、地图定位、以及航迹规划等功能。同时针对无人机的航迹规划问题,本文提出了一种基于人工势能...
- 刘世博鲜斌赵婷婷张垚张旭
- 关键词：无人机地面站航迹规划
- 基于虚拟结构法的分布式多无人机鲁棒编队控制被引量：52
- 2020年
- 针对多无人机编队控制(UAVs)问题,本文提出了一种基于虚拟结构法的非线性鲁棒控制算法.首先将编队控制问题转化成两个子问题:在惯性坐标系下虚拟刚体(VRB)光滑轨迹的生成设计,以及在虚拟刚体坐标系下的无人机编队队形控制设计.针对部分无人机无法直接获取虚拟刚体状态的约束,通过引入相邻无人机的跟踪状态,实现了分布式的编队控制.同时,考虑多无人机近距离编队飞行时相互间的气流扰动影响,设计了基于supertwisting的鲁棒控制算法,提高了编队系统的控制精度和稳定性.利用Lyapunov稳定性分析方法,证明了位置跟踪误差在有限时间内收敛到滑模面,得到闭环系统全局渐近稳定的结果.最后通过实际飞行实验,验证了所提控制算法的有效性和鲁棒性.
- 李正平鲜斌
- 关键词：队形变换鲁棒控制分布式通信
- 基于强化学习的无人机吊挂负载系统轨迹规划被引量：8
- 2021年
- 针对四旋翼无人机吊挂负载系统准确位置控制问题和吊挂负载的摆动抑制问题,提出了一种基于强化学习的在线轨迹规划方案。为补偿飞行过程中未知外界扰动的影响,本文首先将无人机的期望轨迹设计分为位置定位轨迹规划设计和抗扰动轨迹规划设计。其中,位置定位轨迹规划部分可预先设计,以引导无人机飞抵目标位置。抗扰动轨迹规划部分采用基于强化学习的在线更新策略,对外界未知扰动进行补偿,以达到抑制飞行过程中吊挂负载摆动的目的。然后,采用基于Lyapunov稳定性的分析方法,证明了闭环系统的稳定性,并证明了无人机位置跟踪误差和吊挂负载摆动运动的收敛。最后,通过飞行对比实验,验证了所提轨迹规划方法的有效性以及对外界干扰和负载质量变化的鲁棒性。
- 鲜斌张诗婧韩晓薇蔡佳明王岭
- 关键词：自动控制技术
- 倾转式三旋翼无人机的有限时间收敛控制设计被引量：3
- 2019年
- 倾转式三旋翼无人机是一种多旋翼无人机的特殊构型,其兼具单旋翼无人机与普通多旋翼无人机的特点.目前对于此类无人机的鲁棒控制设计研究成果较少,多数已有的控制方法未考虑模型参数的不确定性与外界扰动对此类无人机控制的影响.为此本文针对倾转式三旋翼无人机动力学模型存在的转动惯量未知,以及飞行中受到未知外界扰动影响的情况,基于super-twisting算法,设计了一种新型非线性鲁棒控制方法.通过基于Lyapunov的稳定性分析方法,证明了闭环系统的稳定性,并得到在有限时间内三旋翼无人机的姿态跟踪误差收敛的结果.本文中所提出的控制算法,在倾转式三旋翼无人机实验平台上进行了实时飞行控制实验,取得了较好的控制效果.
- 王征宇鲜斌
- 关键词：鲁棒控制有限时间收敛外界扰动
- 四旋翼无人机自主悬停控制研究
- 本文利用数字信号处理器(Digital Signal Processor-DSP),设计了一套四旋翼无人机自主飞行控制系统实验平台,完成了相关软硬件的设计和调试,进行了自主飞行控制算法的设计与实现研究。主要研究工作包括微...
- 王福鲜斌黄国平赵勃
- 关键词：DSPPD控制
- 四旋翼无人机自主控制系统研究
- 为实现四旋翼无人机的自主飞行控制,本文设计并搭建了四旋翼无人机的硬件飞行控制平台。该平台采用自行组装的四旋翼飞行器作为本体,航向姿态参考系统(AHRS)MTi-G单元作为主要机载传感器,ARM嵌入式系统芯片作为主控制器,...
- 张垚鲜斌殷强刘洋王福
- 关键词：实时控制
- 文献传递
- 基于群集行为的分布式多无人机编队动态避障控制被引量：26
- 2022年
- 针对无人机编队保持和动态障碍物规避控制问题,本文提出了一种新的基于群集行为的分布式多无人机编队控制和避障控制算法.首先考虑了由机间气流等因素带来的干扰,基于吸引/排斥势场和一致性方法,设计了分布式无人机编队的队形保持控制算法,对编队内无人机之间的距离进行控制.进一步考虑外部移动障碍对无人机编队的影响,引入了排斥势场产生避障行为,从而控制无人机编队规避移动障碍物.然后,基于Lyapunov的稳定性分析方法,证明了多无人机编队闭环系统的稳定性和系统状态误差的最终有界性.最后在四旋翼无人机编队实验平台上进行了室内飞行实验验证.实验结果表明,本文提出的分布式群集编队避障控制算法可以有效控制无人机编队规避外部障碍物,且具有规避障碍后的队形重构能力.
- 费思远鲜斌王岭
- 关键词：分布式控制避障控制
