小型无人直升机的模型预测控制算法研究
刘富春
高焕丽
1.华南理工大学自动化科学与工程学院;自主系统与网络控制教育部重点实验室, 广东广州5106402.华南理工大学自动化科学与工程学院;自主系统与网络控制教育部重点实验室, 广东广州510640
摘要：针对无人直升机在阵风干扰环境中的姿态控制精度低的问题.本文将非线性刚体动力学模型在悬停点应用小扰动理论得到了线性化数学模型.考虑系统输入输出和控制量约束,采用模型预测控制将控制器的设计问题转化为每个采样时刻求解一个带不等式和等式约束的凸二次规划问题.通过设计终端状态约束解决了有限时域模型预测控制(model predictive control, MPC)算法的稳定性问题,并通过引入松弛变量使得约束优化问题更容易求解.随机和常值阵风干扰下无人机悬停仿真验证了本文MPC预测控制器具有幅度不超过0.25 m/s的良好干扰抑制能力,性能明显优于线性二次型调节器(linear-quadratic regulator, LQR).
关键词：无人直升机数学建模模型预测控制凸优化二次规划问题
分类号：TP273(自动化技术及设备)
资助基金：国家自然科学基金(61703167)广东省科技计划(2016A010102010)广东省自然科学基金(2018A030313040)广州市重大攻关计划项目(201802020025)中央高校基本科研业务费专项(2017MS058)
论文发表日期：2018-10-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 1538-1545 )
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