【摘 要】
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无人机在飞行及执行任务的过程中,传感器、执行器以及系统的内部元件将不可避免地发生故障,为了保证无人机在发生故障的情况下仍能保持稳定运行,无人机故障诊断及容错控制已
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无人机在飞行及执行任务的过程中,传感器、执行器以及系统的内部元件将不可避免地发生故障,为了保证无人机在发生故障的情况下仍能保持稳定运行,无人机故障诊断及容错控制已成为重要的研究方向之一。本文以无人机的纵向平面运动模型为研究对象,考虑执行器在未知时间发生的未知故障,以滑模控制和自适应控制技术相结合的方式,着重研究无人机在外界干扰、参数摄动和输入受限等情况下的容错控制和有限时控制方法。首先,建立某型无人机运动数学模型,分析其纵向平面模型特性;然后,针对执行器故障设计自适应滑模容错控制;针对执行器输入受限问题,设计了基于故障补偿的容错控制算法,并推广到跟踪控制问题;针对容错控制的时间不可控问题,设计了基于终端滑模有限时的容错控制方法,并用于航迹角和飞行速度指令跟踪控制;最后,针对终端滑模远离平衡点收敛速度慢和执行器输入受限问题,提出了自适应快速终端滑模容错控制律,并用于航迹角指令跟踪。仿真结果表明所设计的控制律能有效的抑制参数摄动、外界干扰和执行器故障的影响,快速精确地跟踪到期望的轨迹,具有较好的指令跟踪控制性能,为解决无人机在执行器故障上的容错控制问题提供了一些思路。
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