考虑模型-环境不确定性的仿生飞行器轨迹跟踪控制

侯胜杰; 汪忠来; 智鹏鹏; 郑皓; 徐璟

doi:10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230176

吉林大学学报(工学版) ›› 2024, Vol. 54 ›› Issue (12) : 3699 -3710. DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230176

考虑模型-环境不确定性的仿生飞行器轨迹跟踪控制

侯胜杰, 汪忠来, 智鹏鹏, 郑皓, 徐璟

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摘要

针对仿生微型复翼飞行器（BFMAV）运动过程中模型参数不确定性和阵风扰动对飞行轨迹的影响问题，提出一种基于自适应模型预测控制（MPC）的轨迹跟踪控制方法。依据BFMAV的结构特征，建立其六自由度非线性动力学模型；引入内外扰动项表征模型参数不确定性和阵风扰动，确定BFMAV的状态方程，并进行姿态制导律设计实时调整姿态角；将内外扰动项嵌入MPC模型中，建立考虑模型-环境不确定性的BFMAV轨迹预测模型，通过设计补偿观测器和扰动观测器实现MPC模型的自适应控制和快速求解；采用不同控制方法对自由飞行和存在内外扰动两种情况下的轨迹跟踪状态进行仿真，验证本文方法的有效性。结果表明：相比传统MPC方法，本文方法追踪性能稳定、追踪误差较小；在模型不确定性和外部扰动共存的情况下，可以精确完成BFMAV的轨迹跟踪任务。