带有非均质刚柔耦合翼的无人机边界控制

摘要

随着无人机技术的快速发展及工程应用需求的不断增长，具有隐蔽性好、快速灵活及经济性能好等许多优点的扑翼无人机在国民经济生活中发挥着越来越重要的作用.然而，受无人机使用环境限制及自身快速机动运行的特点，扑翼无人机的机翼通常存在连续高频振动，这些不理想的振动会影响系统的稳定性及无人机使用寿命.因此，本文研究带有刚柔耦合翼的扑翼无人机的振动抑制及姿态控制问题.首先，考虑外部干扰对扑翼无人机系统的影响，运用哈密顿原理，将由均质刚性连杆链接非均质柔性连杆组成的扑翼系统建模为无穷维分布参数系统.随后，基于反步法，设计两个边界控制律来镇定系统.运用鲁棒控制策略，构建辅助输入信号及干扰自适应律来抵消外部干扰的影响.通过在无人机本体及刚柔耦合翼的链接处布置传感器及执行器来抵消柔性翼的振动并调节刚性翼及柔性翼的姿态至期望角位置.其后，运用李雅普诺夫稳定性理论严格证明了闭环系统的一致有界稳定性.最后，开展数值仿真实验来证明所设计控制方案的可行性及控制效果.

关键词

刚柔耦合翼 / 分布参数系统 / 振动抑制 / 姿态控制 / 干扰抑制

基金资助

国家自然科学基金资助项目（62063022）