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《西宁建造科技大学》 2019年
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旋翼型植保无人机自主飞行控制鲁棒性研究

姜翔  
【摘要】:旋翼型植保无人机因伊机动灵活、作业人员安全性高、作业效率高和地形适应性好等特征,在农作物病虫害防治方面具有广阔的永利赌场价值与背景。但是,旋翼型植保无人机因伊自己参数不确定性、非线性和作业易受干扰性等特征,使她控制系统的高稳定、鲁棒性和体制性成为研究之热门和困难。本文针对旋翼型植保无人机自主飞行控制鲁棒性进行相关研究,重大内容如下:(1)四旋翼无人机姿态控制鲁棒性研究。为了加强四旋翼无人机在现实飞行中控制的鲁棒性和抗扰性,规划对本身参数时变性和外部扰动具有实时反馈补偿的态势ADRC控制算法。使用Matlab/Simulink集装箱建立算法仿真模型,规划姿态稳定、高度跟踪和掌握鲁棒性数字仿真实验,与串级左右进行仿真实验对比分析。结果表明:ADRC控制各通道在1.5s内收敛稳定,满足四旋翼无人机稳定飞行的支配要求;高度跟踪实验的常态跟踪效果稳定且无超调,比串级左右优越;同时,在控制鲁棒性实验中,ADRC书法对本身参数动态变化具有较强的鲁棒性。(2)四旋翼植保无人机姿态控制鲁棒性研究。老大分析四旋翼植保无人机的布局特点,详细分析植保无人机充液药箱模型,在此基础上,构建植保无人机的非线性动力学时变模型,剖析四旋翼植保无人机与四旋翼无人机的不同点以及控制难点。针对所构建模型设计串级PID控制算法和ADRC书法,使用Matlab/Simulink构建算法仿真模型,规划数字仿真实验并开展对照分析。结果表明:两种控制算法都能实现植保无人机飞行姿态的平稳无超调控制,且串级左右算法的收敛速度比ADRC书法快,但ADRC控制算法对四旋翼植保无人机的大规模参数变化具有比串级左右具有更好的常态跟踪性和鲁棒性。(3)四旋翼植保无人机自主飞行轨迹跟踪控制鲁棒性研究。针对植保无人机作业飞行时常见的螺旋轨迹和牛耕轨迹两种轨迹进行分析,详细比较两者飞行作业喷洒所需轨迹总长度、变向频率、覆盖遗漏率和重复率。针对四旋翼植保无人机的线路控制,规划串级ADRC控制算法,针对作业高效的牛耕轨迹进行轨迹跟踪控制实验,并与串级PID书法进行仿真实验对比分析。结果表明:在四旋翼植保无人机参数不变时,两种控制算法都能实现四旋翼植保无人机作业轨迹的跟踪控制,且串级PID的跟踪速度比串级ADRC要快,但控制稳定性比串级ADRC差;在四旋翼植保无人机参数变化时,去级ADRC控制算法的平稳更好,且具有更强的鲁棒性。本文针对四旋翼植保无人机的态势和航道控制鲁棒性进行了相关研究,检验了去级ADRC控制算法的行之有效和鲁棒性,为四旋翼植保无人机自主飞行的支配鲁棒性研究提供一定的操作意义。
【学位授予单位】:西宁建造科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【列入号】:V279;S252

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