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基于RBF的无人机重构控制策略研究

作　者: 魏青
导　师: 吉明
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 无人机重构控制模型跟随 RBF神经网络
分类号: V279
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

无人机飞行控制系统的容错性及可靠性是保证无人机安全飞行及返航的重要因素之一。当无人机出现故障或者遭到损伤时,飞行控制系统应能够依据故障特性和损伤特性迅速调整控制策略并实现控制系统的重构,这对于保证无人机继续执行飞行任务或者安全返航具有重要的意义。本论文针对某型无人机提出了一种径向基神经网络(RBF)与线性模型跟随相结合的无人机飞行重构控制系统,并对该系统进行了分析研究,主要内容如下:1.对无人机进行了运动学、动力学分析,给出了无人机空间运动的六自由度模型。对无人机的典型故障进行了分析研究,并给出了相应的故障模型。2.对RBF神经网络在无人机飞行重构控制中的应用进行了分析研究,给出了一种基于RBF神经网络与线性模型跟随相结合的无人机飞行重构控制策略。3.针对该型无人机,对无风条件及有风干扰下的无人机飞行做了相应仿真,并对典型故障条件下的飞行控制策略重构进行了仿真研究。研究表明,本论文采用的基于RBF神经网络与线性模型跟随相结合的重构控制策略与传统控制策略相比具有较好的鲁棒性和可靠性。该方法对于无人机故障时智能重构控制技术的应用研究具有参考价值。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-19
  1.1 本论文研究的目的和意义  9
  1.2 无人机重构控制系统的发展概况  9-17
    1.2.1 重构控制技术的国内外发展现状  9-10
    1.2.2 神经网络的发展现状  10-14
    1.2.3 无人机重构控制方法简介  14-17
  1.3 本论文研究的主要内容  17-19
第2章无人机的建模分析  19-31
  2.1 相关坐标系  19-20
  2.2 运动方程的建立  20-27
    2.2.1 动力学方程  20-24
    2.2.2 坐标变换  24-26
    2.2.3 运动方程的线性化  26-27
  2.3 飞行控制系统故障模型  27-30
  2.4 本章小结  30-31
第3章基于RBF网络的重构控制策略设计  31-43
  3.1 径向基(RBF)神经网络  31-36
    3.1.1 基本结构  32-33
    3.1.2 学习算法  33-36
  3.2 模型跟随基本原理  36-39
  3.3 重构控制策略设计  39-42
    3.3.1 问题的提出  39-40
    3.3.2 控制策略设计  40-41
    3.3.3 RBF神经网络故障补偿  41-42
  3.4 本章小结  42-43
第4章无扰重构控制仿真分析  43-63
  4.1 无人机基本参数  43
  4.2 simulink基本知识  43-45
    4.2.1 S函数简介  43-44
    4.2.2 S函数的基本功能及重要参数设定  44-45
  4.3 右单平尾卡死-6°故障重构仿真  45-56
  4.4 右单副翼卡死-6°故障重构仿真  56-62
  4.5 本章小结  62-63
第5章风扰下的重构控制仿真分析  63-79
  5.1 风场扰动  63
  5.2 风场对无人机的干扰  63-65
    5.2.1 侧风的影响  63-64
    5.2.2 下降风的影响  64-65
  5.3 风场扰动下的重构控制仿真分析  65-77
    5.3.1 下降风扰下的对比仿真分析  65-71
    5.3.2 侧风干扰下的对比仿真  71-77
  5.4 本章小结  77-79
结论  79-81
参考文献  81-85
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  85-86
致谢  86

基于RBF的无人机重构控制策略研究

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