×

基于干扰观测器的无人自主直升机吊挂系统耦合分析鲁棒协调控制。 (英语) Zbl 1510.93216号

摘要:本文研究了强耦合欠驱动无人自主直升机(UAH)吊挂系统在外部扰动作用下的鲁棒协调控制问题。首先,设计扰动观测器以获得扰动估计,并引入动态耦合矩阵来描述UAH系统和吊挂系统之间的耦合关系。其次,基于所提出的耦合矩阵,采用分层滑模控制,针对UAH和吊挂式位置系统,设计了一种基于扰动观测器的协调控制方案。第三,将反推控制、扰动观测器和动态表面控制相结合,为UAH的姿态系统设计了一种改进的控制器,在抑制有害耦合的同时保留有益耦合以提高控制性能。特别是,基于李亚普诺夫稳定性理论,保证了整个闭环系统的稳定性。最后,通过仿真验证了该控制方案的有效性和优越性。

MSC公司:

93C85号 控制理论中的自动化系统(机器人等)
2005年第70季度 机械系统的控制
93甲15 大型系统
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 王宏,《降低空中起重机的振动》(2015),北京理工大学:北京理工学院,中国北京
[2] Tugrul,O。;Sultan,C.,直升机吊挂系统建模与控制,Aerosp。科学。技术。,29, 1, 206-222 (2013)
[3] Manwaring,J。;康韦,G。;Garrett,L.,《直升机外部载荷事故的流行病学和预防》,《安全研究杂志》,29,2107-121(1998)
[4] Fusato,D。;Guglieri,G。;Celi,R.,带有外部悬挂载荷的铰接式旋翼直升机的飞行动力学,《美国直升机协会期刊》,46,1,3-14(2001)
[5] Gioriio,G。;Paolo,M.,《带有外部悬挂载荷的直升机的动态稳定性》,《美国直升机协会期刊》,59,4,1-12(2014)
[6] 王,Z。;曹毅,刚体模型吊挂直升机的平衡特性和稳定性分析,Trans。南京航空大学。宇航员。,47, 2, 296-303 (2015)
[7] 曹毅。;聂,W。;王,Z。;Wan,S.,柔性吊索假设下直升机-肺载荷系统的动力学建模,Aerosp。科学。技术。,99, 105770 (2020)
[8] Sansal,K。;Caliskan,A。;Kargin,V.,吊挂载荷耦合动力学对直升机操纵性和操纵质量影响的研究,AIAA Scitech(2021)
[9] 波特,J。;亚当斯,C。;Singhose,W.,《带悬挂载荷的平面实验遥控直升机》,IEEE/ASME Trans。机械加速器。,20, 5, 2496-2503 (2015)
[10] El-Ferik,S。;Syed,A.H。;奥马尔·H·M。;Deriche,M.A.,悬挂载荷直升机非线性前向轨迹跟踪控制器,Aerosp。科学。技术。,69, 602-608 (2017)
[11] Thanapalan,K.,带有外部悬挂负载系统的直升机非线性控制器设计,系统。科学。合同。工程师,15,1,97-107(2017)
[12] Mei,R.,复杂环境下传感器故障无人直升机悬索系统的鲁棒控制,复杂性(2021)
[13] Duan,D。;王,Z。;李,J。;张,C。;Wang,Q.,基于自抗扰控制和改进滑模控制的无人直升机-螺旋桨负载系统稳定控制,Proc。仪器机械。工程第G部分,235、13、1803-1816(2021)
[14] 任,Y。;李凯。;Ye,H.,直升机吊挂系统建模和反翼控制,应用。数学。计算。,372, 124990 (2020) ·Zbl 1433.93092号
[15] 马,H。;陈,M。;Yang,H。;吴琼。;Chadli,M.,带干扰的无人自主直升机切换安全跟踪控制设计,非线性分析。,39, 100979 (2021) ·Zbl 1478.93451号
[16] 任,Y。;Chen,M.,具有悬索摆动约束和未知死区的直升机悬索系统的防摆控制,神经计算,356,3,257-267(2019)
[17] 宋,S。;Park,J。;张,B。;Song,X.,基于事件的自适应模糊固定时间安全控制,针对未知的虚假数据注入和类似齿隙的滞后,IEEE Trans。模糊系统。(2022)
[18] 宋,S。;Park,J。;张,B。;Song,X.,具有未知假数据注入和执行器故障的非线性时滞系统的自适应NN有限时间弹性控制,IEEE Trans。神经网络。李尔。系统。(2022)
[19] Chen,W.,基于扰动观测器的非线性系统控制,IEEE/ASME Trans。机械加速器。,9, 4, 706-710 (2004)
[20] 李毅。;陈,M。;李·T。;Shi,P.,涡扇发动机系统抗干扰参考模式弹性动态输出反馈控制,应用。数学。计算。,378, 125183 (2020) ·兹比尔1508.93211
[21] 张,H。;魏,X。;魏毅。;胡晓霞,船舶动态定位系统抗干扰控制,应用。数学。计算。,396, 125929 (2021) ·Zbl 1508.93214号
[22] Chen,M.,具有打滑和打滑的轮式移动机器人的干扰衰减跟踪控制,IEEE Trans。Ind.Electron公司。,64, 4, 3359-3368 (2017)
[23] 黄,J。;张,M。;Ri,S.,移动轮式倒立摆系统基于高阶扰动观测器的滑模控制,IEEE Trans。Ind.Electron公司。,67, 3, 2030-2041 (2020)
[24] 李·T。;Wang,T。;翟,J。;Fei,S.,具有未知扰动的网络控制系统的事件触发观测鲁棒控制,国际J·鲁棒非线性。控制。,30, 2671-2688 (2020) ·Zbl 1465.93140号
[25] 李,Z。;苏,C。;Wang,L。;陈,Z。;Chai,T.,基于非线性扰动观测器的机器人外骨骼控制设计,包含模糊近似,IEEE Trans。Ind.Electron公司。,62, 9, 5763-5775 (2015)
[26] 刘,Y。;陈,X。;梅,Y。;Wu,Y.,基于观测器的非对称输出约束柔性机械手边界控制,科学。中国资讯。科学。,65, 3, 139203 (2022)
[27] 刘,Y。;陈,X。;Wu,Y。;蔡,H。;Yokoi,H.,受输入非线性和非对称输出约束的挠性航天器的自适应神经网络控制,IEEE Trans。神经网络。李尔。系统。(2021)
[28] 刘,L。;陈,M。;李·T。;Wang,H.,直升机吊挂载荷系统的复合抗干扰参考模型控制,J.Intell。机器人。系统。,102, 15 (2021)
[29] 刘,L。;陈,M。;Li,T.,无人驾驶直升机悬挂载荷系统基于扰动观测器的LQR跟踪控制,国际控制自动化杂志。系统。(2022)
[30] 邵,S。;刘,N。;李,C。;Chen,M.,《具有规定性能的无人直升机吊挂系统鲁棒反翼控制》,Trans。南京航空大学。宇航员。,38, 2, 193-205 (2021)
[31] 任,Y。;陈,M。;Liu,J.,水平运动直升机悬索系统的单侧边界控制,IET控制理论应用。,13, 4, 467-476 (2019) ·Zbl 1434.74062号
[32] 陈,M。;任,Y。;Liu,J.,受输入非线性影响的直升机悬索系统抗干扰控制,IEEE Trans。系统。人类网络。,48, 12, 2292-2304 (2018)
[33] Snell,A.,解耦控制设计及其在飞行中的应用,J.Guid。合同。Dyn公司。,21, 4, 647-655 (1998)
[34] Liang,H。;李,L。;Qu,J.,动态定位系统对半潜式平台水平和垂直平面运动的耦合控制,J.Mar.Sci。技术。,20, 4, 776-786 (2015)
[35] 周,J。;刘,Y。;周凤,基于变结构鲁棒补偿的导弹再入动态解耦控制研究,J.Syst。模拟。,21, 10, 3071-3073 (2009)
[36] Bristo,E.,《关于多变量过程控制交互作用的新度量》,IEEE Trans。自动化。控制。,1133-134(1966年)
[37] 谢凯。;杨,B。;谢刚,基于概率统计理论的夫妇学位分析方法,太原理工大学。,30, 2, 111-114 (1999)
[38] Zhen,W。;Wang,Y。;吴琼。;Shao,P.,基于耦合分析的高超声速飞行器协调姿态控制,Proc。仪器机械。工程部分G,232,5,1002-1011(2018)
[39] X·冯。;Wang,Y。;吴琼。;张欣,基于动力学方程的高超声速飞行器纵向协调控制,Proc。仪器机械。工程部分G,233,14,5205-5216(2019)
[40] Gigi,S。;Tangirala,A.,使用定向谱分解量化多回路控制系统中的相互作用,Automatica,49,5,1174-1183(2013)·Zbl 1319.93007号
[41] 郭,Z。;周,J。;郭杰。;Cieslak,J。;Chang,J.,高超声速飞行器基于耦合特征的鲁棒姿态控制方案,IEEE Trans。Ind.Electron公司。,64, 8, 6350-6361 (2017)
[42] 郭,Z。;马奇。;郭杰。;赵,B。;周,J.,用于HRV鲁棒姿态控制的性能相关耦合效应触发方案,IEEE/ASME Trans。机械加速器。,25, 3, 1288-1298 (2020)
[43] 陈,Y。;陈荣,直升机吊挂飞行的耦合分析,Trans。南京大学。飞行员。宇航员。,49, 2, 165-172 (2017)
[44] 曹毅。;Wang,Z.直升机悬置载荷系统的平衡特性和稳定性分析,Proc。仪器机械。工程部分G,31,6,1056-1064(2017)
[45] Yan,K。;吴琼。;Chen,M.,带扑翼动力学的无人自主直升机鲁棒自适应后推控制,第13届IEEE控制与自动化国际会议,1027-1032(2017)
[46] Yan,K。;陈,M。;Wu,Q.,具有规定性能的无人自主直升机基于神经网络的自适应容错跟踪控制,J.Aerosp。工程,233,12,4350-4362(2019)
[47] Ge,S。;Wang,C.,不确定MIMO非线性系统的自适应神经控制,IEEE Trans。神经网络。,15, 3, 674-692 (2004)
[48] 陈,M。;陶,G。;Jiang,B.,一类具有输入饱和的不确定非线性系统的神经网络动态表面控制,IEEE Trans。神经网络。李尔。系统。,41, 5, 2086-2097 (2015)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。