基于几何控制的小型无人直升机非线性控制方法技术

本发明专利技术涉及小型无人直升机非线性控制技术，为展现小型无人直升机的灵活，大机动飞行，并增强在大机动高速飞行过程中的稳定性和鲁棒性

【技术实现步骤摘要】
基于几何控制的小型无人直升机非线性控制方法


[0001]本专利技术涉及小型无人直升机非线性控制，具体涉及基于几何控制的小型无人直升机的姿态和位置控制方法
。

技术介绍

[0002]小型无人机由于其具有垂直起降，空中悬停和飞行灵活的特性备受欢迎
。
已经在诸如空中摄影，地形建图，快递运送等领域展现了巨大的应用价值
。
相比于四旋翼以及其他机型的无人机，直升机具有较大的飞行包线，更低的电池消耗，更大的负载载荷
。
但是，直升机的数学模型更复杂，存在欠驱动和静不稳定特性，并且小型直升机模型参数不易测量，这都使得小型无人直升机的控制器设计更加困难
。
[0003]在小型无人直升机姿态和位置控制方面，研究员采用了很多先进的控制方法
。
文献
(
期刊：
IEEE Transactions on Control System Technology
；著者：
I.A.Raptis,K.P.Valavanis,and G.J.Vach本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于几何控制的小型无人直升机非线性控制方法，其特征是，建立小型无人直升机运动学和动力学模型；进行小型无人直升机的姿态控制，包括：姿态环的扰动观测器设计，姿态环的几何控制器设计；进行小型无人直升机的位置控制
。2.
如权利要求1所述的基于几何控制的小型无人直升机非线性控制方法，其特征是，具体步骤如下：
1)
建立小型无人直升机运动学和动力学模型定义两个正交右手坐标系：定义
{I}
＝
{x
I
,y
I
,z
I
}
表示右手正交的惯性坐标系，其坐标系固定在地面上，
z
I
竖直向下，
y
I
指向正东方向
。
定义
{B}
＝
{x
B
,y
B
,z
B
}
表示右手正交的机体坐标系，其坐标系固定在小型无人直升机的质心，
y
B
指向小型无人直升机的正前方，
x
B
指向小型无人直升机的左边；小型无人直升机的运动学和动力学模型表达如下：其中
p(t)
和表示小型无人直升机在
{I}
中位置和速度，表示直升机的质量，表示从
{B}
到
{I}
的旋转矩阵，
g
表示当地的重力加速度，表示直升机的惯性矩阵，表示直升机在
{B}
下的角速度，和为直升机的控制器输出；分别代表由主桨产生的推力和主桨，尾桨产生的力矩，
d(t)
和
τ
d
(t)
分别表示作用在姿态环和位置环的外部扰动矢量，记符号
e3＝
[0 0 1]
T
，
S(
ω
)
表示由矢量
ω
＝
[
ω
1 ω
2 ω3]
T
张成的反对称矩阵，即在
(1)
中，控制输出
τ
(t)
和
T
m
(t)
的关系可以进一步描述为其中
a
s
(t),b
s
(t)
表示主桨产生的挥舞角，
T
t
(t)
表示尾桨产生的推力
。
和为由
ν
c
(t)
到
τ
(t)
的转移矩阵，其中：
表示主桨到小型无人直升机质心的距离，表示尾桨到直升机质心的距离，
Q
m
(T
m
)
的具体表达如下：其中
C
M
和
D
M
表示和空气动力学惯量相关的常系数；
2)
小型无人直升机的姿态控制
2.1)<...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲜斌，古训，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：