含滤波的改进自适应反演控制器在飞艇中的应用

doi:10.16183/j.cnki.jsjtu.2017.08.003

摘要/Abstract

摘要： 针对系统不确定性和外界干扰条件下飞艇降落过程的控制问题，利用飞艇的6自由度非线性动力学模型设计了基于滤波器的含修正补偿的改进自适应反演控制器，并通过Lyapunov理论验证了系统的稳定性.结果表明，指令滤波器和改进的反演控制律能够减小气动误差并抑制外部扰动不确定性的突变.即使飞艇控制系统中存在不确定因素以及外界扰动，带滤波的改进自适应反演控制方法也可以确保飞艇沿既定路线降落.

关键词: 飞艇；自适应；反演控制；指令滤波； Lyapunov理论；自主降落

Abstract: As stratospheric platforms, stratospheric airships are generally so large, it is difficult for them to land back on ground accurately after their tasks. Consequently, the control problem of airship landing with system uncertainties and external disturbances is considered. A sixdegreeoffreedom airship model is used, and a command filtered modified backstepping control law combined with adaptive theory is designed based on Lyapunov theory. The command filter and the improved backstepping algorithm can deal with the uncertainties in both dynamic errors and the external disturbances. Numerical simulation results demonstrate good performance for the landing of the airship even under wind condition.

Key words: airship; adaptive; backstepping control; command filter; Lyapunov theory; automatic landing

中图分类号:

V 411.8

韩玎，王晓亮，陈丽，段登平. 含滤波的改进自适应反演控制器在飞艇中的应用[J]. 上海交通大学学报, 2017, 51(8): 909-914.

HAN Ding,WANG Xiaoliang,CHEN Li,DUAN Dengping. Command Filtered Adaptive Backstepping Control for Airships[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2017, 51(8): 909-914.

参考文献

［1］HAN D, WANG X L, CHEN L, et al. Commandfiltered backstepping control for a multivectored thrust stratospheric airship［J］. Transactions of the Institute of Measurement and Control, 2015, 38(1): 112.
［2］SMITH S, FORTENBERRY M, LEE M, et al. HiSentinel80: Flight of a high altitude airship［C］∥11th AIAA Aviation Technology, Integration, and Operations (ATIO) Conference. Virginia Beach, USA: AIAA, 2011.
［3］Aviation Safety Boeing Commercial Airplanes. Statistical summary of commercial jet airplane accidents worldwide pperations (1959—2008) ［EB/OL］. ［20160512］. http:∥www.planecrashinfo.com/cause.htm.
［4］王晓亮, 单雪雄, 陈丽. 平流层飞艇流固耦合分析方法研究［J］. 宇航学报, 2011, 32(1): 2228.
WANG Xiaoliang, SHAN Xuexiong, CHEN li. The study of fluidstructure interaction computation method for stratosphere airship［J］. Journal of Astronautics, 2011, 32(1): 2228.
［5］WAGNER T, VALASEK J. Digital autoland control laws using quantitative feedback teory and direct digital design［J］. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2007, 30(5): 13991413.
［6］STEVENS B L, LEWIS F L. Aircraft control and simulation［M］. 2nd ed. Hoboken: John Wiley & Sons, 2015.
［7］LIAO F, WANG J L, POH E K, et al. Faulttolerant robust automatic landing control design［J］. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2005, 28(5): 854871.
［8］张昊, 陈丽. 多螺旋桨浮空器LPV鲁棒变增益H∞控制［J］. 计算机仿真, 2014, 31(5): 7277.
ZHANG Hao, CHEN Li. Robust variable gaincontrol for multipropeller aerostat based on LPV H∞［J］. Computer Simulation, 2014, 31(5): 7277.
［9］欧阳晋, 屈卫东, 席裕庚. 平流层验证飞艇的建模与分析［J］. 上海交通大学学报, 2003, 37(6): 956960.
OUYANG Jin, QU Weidong, XI Yugeng. Stratospheric verifying airship modeling and analysis［J］. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2003, 37(6): 956960.
［10］GOMES S B V, RAMOS J J G. Airship dynamic modeling for autonomous operation［C］∥IEEE International Conference on Robotics & Automation. Leuven, Belgium: IEEE, 1998.
［11］FARRELL J A, POLYCARPOU M M. Adaptive approximation based control: Unifying neural, fuzzy and traditional adaptive approximation approaches［M］. Hoboken, USA: John Wiley, 2006.
［12］SONNEVELDT L. Adaptive backstepping flight control for modern fighter aircraft［M］. Zutphen, Netherlands: Whrmann Print Service, 2010.
［13］李家宁. 平流层飞艇定点控制技术研究［D］. 南京: 南京航空航天大学自动化学院, 2009.

编辑推荐 0

Metrics

阅读次数

全文

HTML			PDF

最新录用	在线预览	正式出版	最新录用	在线预览	正式出版
0	0	0	3	0	81

来源	本网站	其他网站

次数	34	50
比例	40%	60%

摘要

995

最新录用	在线预览	正式出版

75	0	920

来源	本网站	其他网站

次数	531	464
比例	53%	47%

[1]	赵子任1, 杜世昌1, 黄德林1, 任斐2, 梁鑫光2. 多工序制造系统暂态阶段产品质量#br# 马尔科夫建模与瓶颈分析[J]. 上海交通大学学报, 2017, 51(10): 1166-1173.
[2]	周鹏辉, 马红占, 陈东萍, 陈梦月, 褚学宁. 基于模糊随机故障模式与影响分析的#br# 产品再设计模块识别[J]. 上海交通大学学报, 2017, 51(10): 1189-1195.
[3]	李昌玺1, 2, 周焰1, 林菡3, 李灵芝1, 郭戈1. 基于MIMOFNN模型的弹道导弹目标#br# 时空序贯融合识别方法[J]. 上海交通大学学报, 2017, 51(9): 1138-.
[4]	冯明月, 何明浩, 韩俊, 郁春来. 基于协方差拟合旋转不变子空间信号参数#br# 估计算法的高分辨到达角估计[J]. 上海交通大学学报, 2017, 51(9): 1145-.
[5]	杨平1，盛杰1，王禹程2，李柱永1，金之俭1，洪智勇1. YBa2Cu3O7δ超导带材非均匀性对失超传播特性的影响[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2017, 51(9): 1090-1096.
[6]	王星, 周一鹏, 田元荣, 陈游, 周东青, 贺继渊. 基于改进遗传算法和SinChirplet原子的调频#br# 雷达信号稀疏分解[J]. 上海交通大学学报, 2017, 51(9): 1124-1130.
[7]	张良俊1, 2, 李晓慈1, 吴静怡1, 蔡爱峰1. 大型空间展开机构微重力环境模拟#br# 悬吊装置热结构耦合分析[J]. 上海交通大学学报, 2017, 51(8): 954-961.
[8]	夏海亮1, 2, 刘亚坤1, 2, 刘全桢3, 刘宝全3, 傅正财1, 2. 长持续时间雷电流分量作用下电极形状#br# 对金属烧蚀特性的影响[J]. 上海交通大学学报, 2017, 51(8): 903-908.
[9]	谷家扬, 谢玉林, 陶延武, 黄祥宏, 吴介. 新型浮式钻井生产储油平台#br# 涡激运动数值模拟及试验研究 [J]. 上海交通大学学报, 2017, 51(7): 878-885.
[10]	林达, 朱益佳, 魏小栋, 王志宇, 张武高. 喷油参数对聚甲氧基二甲醚/柴油发动机燃烧及其#br# 颗粒物排放的影响[J]. 上海交通大学学报, 2017, 51(7): 787-795.
[11]	孟庆阳1, 阎威武1, 胡勇1, 程建林1, 陈世和2, 张曦2. 基于子空间方法的超超临界机组#br# 过热蒸汽系统模型辨识[J]. 上海交通大学学报, 2017, 51(6): 672-678.
[12]	蒋华军a, 蔡艳a, b, 李超豪a, 李芳a, b, 华学明a, b. 基于改进Sobel算法的焊缝X射线图像#br# 气孔识别方法[J]. 上海交通大学学报, 2017, 51(6): 665-671.
[13]	董冠华,殷勤,殷国富,向召伟. 机床结合部耦合动刚度的辨识与建模[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2015, 49(09): 1263-1434.
[14]	谢启江，余海东. 硬岩掘进机刀盘载荷与撑靴接触界面刚度的耦合关系[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2015, 49(09): 1269-1275.
[15]	仲健林1，马大为1，任杰1，李士军2，王旭3. 基于平面应变假设的橡胶圆筒静态受压分析[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2015, 49(09): 1276-1280.