復(fù)雜環(huán)境下無人機控制理論與方法

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 多無人機協(xié)同控制研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 協(xié)同控制策略研究現(xiàn)狀 2
1.2.2 協(xié)同控制算法研究現(xiàn)狀 3
1.2.3 復(fù)雜環(huán)境下多無人機協(xié)同控制研究現(xiàn)狀 6
1.3 四旋翼飛行器的歷史與發(fā)展?fàn)顩r 7
1.3.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 9
1.3.2 相關(guān)熱點問題研究 12
1.4 本書概要 13
第2章 預(yù)備知識 16
2.1 圖論基礎(chǔ) 16
2.2 紊流風(fēng)場下多旋翼無人機數(shù)學(xué)模型 18
2.2.1 坐標(biāo)系的建立 18
2.2.2 旋翼的空氣動力學(xué)分析 19
2.2.3 多無人機運動學(xué)模型 19
2.2.4 無人機動力學(xué)模型 20
2.3 復(fù)雜情況下的多固定翼無人機姿態(tài)運動數(shù)學(xué)模型 22
2.3.1 常用坐標(biāo)系及轉(zhuǎn)換 22
2.3.2 復(fù)雜情況下的多固定翼無人機姿態(tài)運動模型 25
2.4 本章小結(jié) 30
第3章 具有時變拓撲結(jié)構(gòu)的多無人機姿態(tài)同步控制 31
3.1 問題描述 31
3.1.1 相對姿態(tài)誤差 31
3.1.2 姿態(tài)跟蹤誤差 32
3.1.3 時變通信拓撲 32
3.2 姿態(tài)同步控制器 33
3.3 仿真結(jié)果 35
3.3.1 切換周期固定 35
3.3.2 切換周期時變 37
3.3.3 切換拓撲結(jié)構(gòu)中存在孤立點 39
3.4 本章小結(jié) 40
第4章 紊流風(fēng)場下基于虛擬結(jié)構(gòu)的多無人機編隊控制 41
4.1 問題描述 41
4.1.1 紊流風(fēng)場建模 41
4.1.2 無人機的期望狀態(tài) 43
4.1.3 分布式協(xié)同控制結(jié)構(gòu) 44
4.1.4 控制目標(biāo) 45
4.2 分布式滑模控制器 45
4.2.1 實例化虛擬結(jié)構(gòu)控制器 45
4.2.2 無人機控制器 48
4.3 仿真結(jié)果 51
4.3.1 具有單個子編隊領(lǐng)航者的編隊隊形控制 53
4.3.2 具有時變子編隊領(lǐng)航者和時變通信拓撲的編隊隊形控制 58
4.4 本章小結(jié) 63
第5章 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多無人機編隊控制 64
5.1 問題描述 64
5.1.1 多無人機分布式跟蹤控制 64
5.1.2 跟蹤誤差動力學(xué) 65
5.2 分布式自適應(yīng)控制器 67
5.2.1 控制結(jié)構(gòu) 67
5.2.2 非線性項估計 68
5.2.3 控制器設(shè)計 70
5.2.4 穩(wěn)定性分析 70
5.3 仿真結(jié)果 73
5.4 本章小結(jié) 81
第6章 基于自適應(yīng)滑模的多無人機編隊控制 82
6.1 問題描述 82
6.2 多無人機跟蹤誤差動力學(xué)模型 83
6.3 自適應(yīng)滑?？刂破?84
6.3.1 旋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)控制器 85
6.3.2 平移子系統(tǒng)控制器 87
6.4 仿真結(jié)果 88
6.5 本章小結(jié) 96
第7章 基于非奇異終端滑模的多無人機編隊控制 97
7.1 問題描述 97
7.2 控制器設(shè)計 98
7.2.1 旋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)控制器 99
7.2.2 平移子系統(tǒng)控制器 106
7.3 仿真結(jié)果 108
7.4 本章小結(jié) 115
第8章 具有集成不確定項的多固定翼無人機姿態(tài)同步控制 116
8.1 直接自適應(yīng)姿態(tài)同步控制 116
8.2 基于觀測器的間接自適應(yīng)姿態(tài)同步控制 119
8.3 仿真結(jié)果 123
8.4 本章小結(jié) 134
第9章 具有集成不確定項及狀態(tài)時延的多無人機姿態(tài)同步控制 136
9.1 多無人機姿態(tài)同步控制器 136
9.2 仿真結(jié)果 141
9.3 本章小結(jié) 151
第10章 具有集成不確定項及控制器故障的多無人機姿態(tài)同步控制 152
10.1 可重構(gòu)飛行控制方案 152
10.1.1 控制器故障檢測 153
10.1.2 控制器重構(gòu) 157
10.2 仿真結(jié)果 162
10.3 本章小結(jié) 177
第11章 基于LMI的混合H2/H∞四旋翼飛行器控制 178
11.1 四旋翼飛行器的系統(tǒng)建模 178
11.2 H2/H∞魯棒控制 181
11.2.1 H2標(biāo)準(zhǔn)控制 182
11.2.2 H∞標(biāo)準(zhǔn)控制 183
11.3 模型參數(shù)確定的四旋翼飛行器的混合H2/H∞控制器 184
11.4 參數(shù)不確定的四旋翼飛行器的混合H2/H∞控制器 185
11.5 仿真結(jié)果 188
11.6 本章小結(jié) 195
第12章 基于自適應(yīng)積分反步的四旋翼飛行器控制 196
12.1 基于積分反步法的四旋翼飛行器軌跡跟蹤控制 196
12.1.1 控制器的設(shè)計 196
12.1.2 仿真結(jié)果 200
12.2 基于自適應(yīng)積分反步的四旋翼飛行器控制 205
12.2.1 控制器設(shè)計 205
12.2.2 仿真結(jié)果 209
12.3 本章小結(jié) 216
第13章 四旋翼飛行器自適應(yīng)收縮反步控制 217
13.1 收縮理論基本原理 217
13.2 四旋翼飛行器動力學(xué)模型 218
13.3 自適應(yīng)收縮反步控制 219
13.3.1 控制器設(shè)計 219
13.3.2 穩(wěn)定性證明 222
13.4 仿真結(jié)果 224
13.5 本章小結(jié) 228
第14章 基于收縮理論的多無人機姿態(tài)自適應(yīng)同步控制 229
14.1 垂直起降無人機拉格朗日模型 230
14.2 多無人機姿態(tài)同步控制器 231
14.3 穩(wěn)定性分析 233
14.4 仿真結(jié)果 235
14.5 本章小結(jié) 240
第15章 具有通信時延和拓撲時變的多無人機姿態(tài)同步控制 242
15.1 問題描述 242
15.1.1 姿態(tài)跟蹤誤差 242
15.1.2 相對姿態(tài)誤差 243
15.2 姿態(tài)協(xié)同控制器 244
15.3 仿真結(jié)果 246
15.4 本章小結(jié) 251
參考文獻 252