【摘 要】
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四旋翼无人机由于其结构简单、价格低廉以及灵活机动等特点,被广泛应用于各行各业。随着执行任务的日趋复杂化,单个四旋翼无人机已经无法满足人们的需求,因此多四旋翼无人机的协同控制问题逐渐受到了专家学者们的关注,并且在过去几十年中取得了大量的研究成果。如何使各无人机状态达成一致的同时,使得控制性能达到最优是目前的研究热点之一。自适应动态规划方法能够克服传统动态规划中“维数灾”的问题,可以有效的解决非线性系
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四旋翼无人机由于其结构简单、价格低廉以及灵活机动等特点,被广泛应用于各行各业。随着执行任务的日趋复杂化,单个四旋翼无人机已经无法满足人们的需求,因此多四旋翼无人机的协同控制问题逐渐受到了专家学者们的关注,并且在过去几十年中取得了大量的研究成果。如何使各无人机状态达成一致的同时,使得控制性能达到最优是目前的研究热点之一。自适应动态规划方法能够克服传统动态规划中“维数灾”的问题,可以有效的解决非线性系统的最优控制问题;而事件触发控制相对于时间触发机制具有节约通信资源和降低计算负担的优点。所以本文提出了基于事件触发的自适应动态规划控制方法,从优化的角度研究多四旋翼无人机的协同控制问题,具体的工作内容如下:1、研究单个四旋翼无人机的优化控制问题。在保证系统稳定性的前提下为了提高控制性能,设计基于自适应动态规划的最优控制器。将PD控制器作为主控器,利用系统的状态信息保证飞行的稳定性;ADP控制器作为辅助控制器,利用神经网络的学习能力提高系统的控制性能。其中ADP控制器采用Gr HDP算法结构,增加的目标网络可以提高整体的学习能力。最后,仿真结果与传统的PD控制方法相比较,我们提出的方法在保证稳定性的同时也达到了比较好的控制效果。2、研究多个四旋翼无人机固定时间编队控制问题。为了达到节约通信资源和减少计算负担的目的,本文引入了事件触发机制,提出了固定时间的分布式事件触发控制策略。将多四旋翼无人机系统分为内外环控制,针对外环和内环,分别设计了基于事件触发的固定时间位置控制器和固定时间滑模姿态控制器。基于Lyapunov稳定性定理给出了系统的稳定性过程,并证明了该事件触发控制策略下不存在Zeno现象。3、研究了多个四旋翼无人机的姿态一致性问题。基于上述研究的思路,考虑事件触发机制下的自适应动态规划方法,提出了一种事件触发自适应动态规划算法。针对多四旋翼无人机的姿态子系统设计了分布式协同优化控制器,其中给出了基于动态阈值的自适应事件触发条件设计和证明过程。最后通过仿真验证了该控制策略的有效性。
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