作者单位
摘要
1 天津理工大学电气工程与自动化学院, 天津 300000
2 天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室, 天津 300000
3 天津中德应用技术大学智能制造学院, 天津 300000
提出一种基于串级线性自抗扰(ADRC)的四旋翼无人机姿态控制器设计方法, 并采用比例-积分-速度(PIV)控制设计位置控制器, 实现四旋翼无人机的轨迹跟踪控制。对于姿态控制系统, 通过对俯仰、滚转和偏航3个通道设计线性扩张状态观测器(LESO), 对系统内部不确定性与外部扰动进行实时观测与补偿。对于位置控制系统, 采用PIV控制算法设计控制器, 完成平移变量的稳定跟踪控制。对所涉及的串级自抗扰姿态控制器的稳定性进行了分析说明。最后, 在Quanser飞行控制实验平台中进行轨迹跟踪实验, 验证了所提方法的有效性。
四旋翼无人机 线性自抗扰控制 线性扩张状态观测器 串级控制 轨迹跟踪 quadrotor UAV LADRC linear extended state observer cascade control trajectory tracking 
电光与控制
2023, 30(3): 90
作者单位
摘要
1 长春理工大学电子信息工程学院,吉林 长春 130012
2 长春理工大学空地激光通信技术国防重点学科实验室,吉林 长春 130022
为了解决机载激光通信平台在工作环境中,因自身运动姿态的变换、工作环境的不稳定、外界大气湍流等外界因素对跟踪系统的干扰问题,提出一种比例积分微分(PID)与自抗扰控制(ADRC)结合的算法,在线性的自抗扰环节加入PID控制算法,对系统进行仿真和实验测试。结果表明,改进型ADRC在跟踪精度、抗扰动能力和鲁棒性方面都优于传统ADRC,改进型ADRC在跟踪精度上约为6.8μrad,传统ADRC的跟踪精度约为8μrad,可以看出,改进型ADRC的跟踪精度较传统ADRC提高了15%左右。将改进型ADRC系统的控制算法代入实际的快反镜系统中也有良好的跟踪效果。
光纤光学与光通信 快速反射镜 线性自抗扰控制 比例积分微分控制 抗扰动 机载激光通信 
激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0706007
作者单位
摘要
洛阳师范学院物理与电子信息学院, 河南 洛阳 471000
为了补偿四旋翼飞行器的参数不确定性和扰动, 提出一种四旋翼飞行器速度的线性自抗扰控制方法。首先, 分析了四旋翼飞行器的动力学模型, 质心在惯性坐标系中的z轴线速度采用一阶自抗扰控制, x轴和y轴线速度采用比例加前馈控制, 并利用李雅普诺夫函数证明了三轴速度环控制系统渐近稳定。然后, 分析虚拟姿态角度求解, 采用二阶线性自抗扰控制实现3个方向姿态角跟踪, 证明了二阶线性自抗扰控制系统的稳定性。最后, 仿真实验表明, 与PD控制的系统相比, 四旋翼飞行器的速度自抗扰控制系统3个轴的线速度跟踪更快、无超调且跟踪误差小; 3个方向姿态角的收敛速度更快、跟踪误差小。
线性自抗扰控制 四旋翼飞行器 稳定性 速度跟踪 Linear Active Disturbance Rejection Control (LADRC quadrotor aircraft stability speed tracking 
电光与控制
2022, 29(2): 87
作者单位
摘要
苏州工业职业技术学院, 江苏 苏州 215104
针对含有建模不确定性与外界扰动下的四旋翼飞行器轨迹跟踪控制问题, 提出了一种结合连续快速非奇异终端滑模控制与线性自抗扰控制的控制策略。用Newton-Euler方程获得四旋翼飞行器的动力学模型, 将其分成内环与外环两个控制回路: 内环采用连续快速非奇异终端滑模控制来实现姿态角的快速收敛; 外环采用线性自抗扰控制来抑制外界干扰和实现高精度轨迹跟踪。同时, 分析了内外环控制器的稳定性。最后, 通过仿真算例与飞行试验验证了所提控制策略的有效性。结果表明, 所提方法响应速度快, 具有较好的鲁棒性、较高的控制精度与较强的抗干扰能力, 能够满足四旋翼飞行器轨迹跟踪控制的需求。
四旋翼飞行器 轨迹跟踪控制 终端滑模控制 线性自抗扰控制 飞行试验 quadrotor aircraft trajectory tracking control terminal sliding mode control linear active disturbance rejection control flight experiment 
电光与控制
2020, 27(7): 58
作者单位
摘要
天津工业大学电气工程与自动化学院, 天津 300387
Qball2四旋翼飞行器偏航角的转动由反扭力提供,相较由升力提供动力的俯仰角和滚转角来说更容易出现转速饱和的情况,并且模型具有参数不确定、强耦合、易受外部干扰等特点。针对上述问题采用一种基于误差补偿的线性自抗扰控制(LADRC)算法对偏航姿态进行控制,LADRC算法具有不基于模型、抗扰能力强、参数整定简单等优点。基于误差补偿的抗饱和方案结构简单、灵活度高、抗饱和性能好。仿真和Qball2平台实验结果表明:所设计的控制器能较好地解决偏航角转速饱和的问题,提高了系统的动态性能和稳态性能。
四旋翼飞行器 姿态控制 反扭力 转速饱和 误差补偿 线性自抗扰控制 quadrotor attitude control Qball2 Qball2 reverse torsion speed saturation error compensation linear active disturbance rejection control 
电光与控制
2019, 26(7): 20
周川 1,2丁力 1,3,4
作者单位
摘要
1 江苏理工学院
2 商学院, 江苏 常州 213001
3 机械工程学院, 江苏 常州 213001
4 香港理工大学工业及系统工程学系, 香港 9077
旋翼飞行机器人是在多旋翼飞行器上加装机械臂的新型空中机器人系统。针对其与外界环境的交互作业, 提出了一种抗干扰任务空间目标物作业控制策略。首先, 在广义坐标系下推导出旋翼飞行机器人的运动学模型与动力学模型, 明确了系统的输入输出关系; 其次, 将整个系统分为位置、姿态和机械臂3个控制环, 并采用线性自抗扰控制算法设计了抗干扰控制器, 在控制算法中, 将线性扩张观测器和PD控制律分别用来估计与补偿集总干扰; 进而, 分析了所设计控制算法的稳定性以及对控制器参数进行了整定; 最后, 搭建了实验系统对目标物抓取作业控制进行了实验验证。实验结果表明, 所提控制算法抗干扰能力强、响应速度快, 能够有效保持旋翼飞行机器人作业时的位姿稳定。
旋翼飞行机器人 运动型模型 动力学模型 目标物作业控制 线性自抗扰控制算法 rotar-wing flight robort kinematical model dynamical modek object operation control linear active disturbance rejection control algori 
电光与控制
2019, 26(9): 84
作者单位
摘要
天津工业大学电气工程与自动化学院, 天津 300387
针对四旋翼飞行器模型不确定、易受外界干扰影响等特点, 采用一种降阶自抗扰控制(RADRC)方法对其位置和姿态进行控制, 并对控制系统稳定性进行了分析。在该方法中, 将降阶线性自抗扰控制(RLADRC)与非线性跟踪微分器结合, 以适应四旋翼飞行器各通道对控制性能的不同需求。其中, 设计的降阶线性扩张状态观测器(RLESO)仅观测系统输出微分信号及扰动, 避免了对已知信息的重复观测, 使系统带宽在保证RLESO估计精度的同时, 减小系统的噪声敏感度。通过仿真和Qball2平台实验对RADRC与传统线性自抗扰方法的轨迹跟踪能力和抗扰性能进行了比较, 验证了RADRC方法的有效性和优越性。
四旋翼飞行器 降阶线性自抗扰控制 降阶线性扩展状态观测器 带宽 噪声敏感度 quad-rotor aircraft RLADRC RLESO bandwidth noise sensitivity 
电光与控制
2019, 26(10): 43
作者单位
摘要
南京工业大学电器工程与控制科学学院, 南京 211816
提出四旋翼利用机载摄像头进行自主循迹的方案。采用机器视觉模块OpenMV获取地面图像, 将图像分割成5个区域, 通过计算和分析每个区域的标志位来识别各种赛道元素, 得出无人机相对于路径的水平偏差以及与路径的夹角。利用线性自抗扰控制器(LADRC)设计位置外环, 速度内环采用PID控制器, 两者形成位置—速度串级控制, 去消除水平误差。采取bang-bang控制算法进行飞行器航向纠正。以跟踪“8”字形轨迹进行了实验, 结果表明, 该方案具有良好的路径识别效果, 能够使四旋翼准确稳定地跟踪地面黑色引导线飞行。
四旋翼 循迹 机器视觉 线性自抗扰控制 串级 路径识别 quad-rotor UAV tracking machine vision LADRC cascade path recognition 
电光与控制
2019, 26(10): 34
作者单位
摘要
1 长春理工大学 电子信息工程学院, 吉林 长春 130022
2 西安工业大学 光电工程学院 西北兵器工业研究院, 陕西 西安 710021
为了提高机载光电稳瞄平台的抗扰动能力和动态响应特性, 在平台上进行了基于线性自抗扰控制的改进控制方法研究。改进的线性自抗扰控制器采用模型辅助的降阶线性扩张状态观测器以及采用系统输出量和输出量微分来产生控制量, 不仅可以减小观测器的相位滞后和观测负担, 提高观测器对扰动的估计能力, 还可以减小观测器滞后和估计误差对控制律的影响。仿真实验结果表明: 改进的线性自抗扰控制器在低中频段具有更好的频域特性, 阶跃响应实验中表现出更好的动态响应特性, 在系统输入为零的条件下, 给系统施加幅值为?仔、频率为2.5 Hz的正弦波力矩扰动和正弦波角速度扰动, 基于线性自抗扰控制器的系统输出残差峰值分别为0.175 (°)/s与0.566 (°)/s, 基于改进的线性自抗扰控制器的系统输出残差峰值分别为0.155 (°)/s与0.030 (°)/s, 实验结果验证了改进方法的有效性。
线性自抗扰控制 降阶线性扩张状态观测器 模型辅助 机载光电稳瞄平台 Linear Active Disturbance Rejection Control Reduced-order Linear Extended State Observer model-assisted airborne photoelectric stabilized platform 
红外与激光工程
2019, 48(12): 1213002
作者单位
摘要
1 江苏理工学院机械工程学院, 江苏 常州 213001
2 香港理工大学工业及系统工程学系, 香港 999077
针对四旋翼飞行器提出了一种基于改进人工蜂群算法的三维航迹规划算法和基于线性自抗扰控制的轨迹跟踪控制策略, 以提高四旋翼飞行器在城市中的自主飞行能力。在实际应用中, 四旋翼的自主飞行必须考虑其飞行动力学特性。首先, 利用牛顿-欧拉法推导四旋翼的飞行动力学模型, 并建立障碍物模型与航迹代价模型; 然后, 引入人工蜂群算法来处理四旋翼的航迹规划, 并采用自适应策略、新的概率选择方式及立方混沌搜索算子来提高其性能; 最后, 根据时间尺度原理将四旋翼的动力学模型分为位置与姿态两个控制环, 并分别设计二阶线性自抗扰控制器来实现其轨迹跟踪。仿真结果表明,所提出的方法可为四旋翼规划出一条平滑可飞的航迹, 并且能够有效抑制外界扰动, 实现各控制环状态变量的稳定控制。
四旋翼飞行器 线性自抗扰控制 航迹规划 人工蜂群算法 飞行动力学 quadrotor linear active disturbance rejection control path planning artifical bee clony algorithm flight dynamics 
电光与控制
2018, 25(11): 30

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