高性能飞行器因其自身特殊的飞行特性, 模型非线性强、参数强耦度高, 飞行控制器的设计有较大难度。传统滑模控制方法在设计非线性系统控制器时具有易实现、鲁棒性强的特点, 但系统状态容易出现抖振, 导致控制效果降低。针对上述问题, 设计了基于快速双幂次的单向辅助面滑模控制器,证明了系统状态的收敛条件。将飞行器纵向模型分解为高度、速度、姿态角以及姿态角速率4个回路, 并依次设计控制器。仿真表明, 所提控制器设计方法能够有效对飞行器纵向状态进行控制, 且能有效抑制系统抖振。
飞行器 单向辅助面 快速双幂次趋近律 滑模控制 aircraft unidirectional auxiliary surface fast double-power reaching law sliding mode control
南京航空航天大学自动化学院先进飞行器导航、控制与健康管理工业和信息化部重点实验室, 南京 211100
针对小型固定翼无人机在未知环境下, 面对墙壁等连续型障碍物不能快速实时防撞的问题, 提出了一种结合多幂次滑模趋近律和超螺旋观测器设计的无人机避障控制方法。首先通过空间位置关系和无人机运动学方程建立无人机避障系统数学模型, 进而利用多幂次滑模趋近律快速收敛的特性设计了无人机避障制导律; 同时考虑到传感器误差和系统建模等造成的不确定性, 引入了超螺旋干扰观测器加以补偿, 并对系统的收敛性加以证明。仿真结果表明, 所提出的避障控制策略能够使无人机快速避开连续障碍, 同时对传感器扰动有较强的鲁棒性。
固定翼无人机 实时避障 制导律 多幂次滑模趋近律 超螺旋干扰观测器 fixed-wing MAV reactive obstacle avoidance guidance law multi-power reaching law of sliding mode control super-twisting disturbance observer
针对传统滑模控制方法和传统滑模趋近律在喷水推进型水面无人艇的航向控制中存在收敛速度慢、耗时长和抖振严重等缺点, 提出一种基于新型幂次趋近律的终端滑模控制方法。首先利用终端滑模控制思想在滑动超平面的设计中引入非线性函数, 构造Terminal滑模面, 在终端滑模控制提高动态响应速度的前提下, 进而引入改进的新型幂次趋近律,充分结合终端滑模的控制理论和新型趋近律的思想设计了新型Terminal滑模控制器, 最后进行了Lyapunov稳定性证明和仿真。仿真结果表明,设计的新控制器与传统幂次趋近律、指数趋近律相比,具有更快的收敛速度和更好的运动品质。
无人艇 终端滑模控制 航向 幂次趋近律 指数趋近律 unmanned surface vehicle terminal sliding mode control course power reaching law Terminal Terminal exponential reaching law
针对连续非线性系统, 采用一种基于幂次趋近律的单向辅助面滑模控制方法。首先依据给定的连续非线性系统, 设计单向辅助面滑模控制器, 并在此基础上, 引入了幂次趋近律, 设计基于幂次趋近律的单向辅助面滑模控制器, 且给出稳定性和有限时间收敛的理论证明。该方法能够确保系统状态在切换面附近的趋近速度, 即当且仅当系统状态位于原点处时趋近律为零, 较好地削弱了系统抖振。最后, 通过实验仿真, 验证了该方法的有效性。
滑模控制 非线性系统 单向辅助面 幂次趋近律 sliding mode control nonlinear system unidirectional auxiliary surface power reaching law
