植保无人机自适应预定义时间轨迹跟踪控制

摘要

为满足现代植保四旋翼无人机在复杂作业环境下对轨迹跟踪控制的收敛时间与精度要求，本文提出一种自适应预定义时间轨迹跟踪控制方法.首先，综合考虑外部风速等干扰因素，构建一种新的植保无人机系统建模框架，将六自由度动力学方程统一表述.在此基础上，采用自适应方法设计未知参数与补偿信号的更新律，利用神经网络对系统中的不确定非线性函数进行逼近.结合反推控制技术与自由控制参数，提出一种更具灵活性的自适应预定义时间轨迹跟踪控制策略.基于李雅普诺夫预定义时间稳定性理论，证明闭环系统的稳定性，并确保轨迹跟踪误差在预定义时间内收敛至原点附近的邻域.最后，通过仿真实验验证所提控制方案在不同预定义时间下的有效性，并与自适应反步控制和自适应滑模控制进行对比，结果表明所设计策略在收敛速度与精度方面具有优越性能.

关键词

植保无人机 / 自适应控制 / 反步控制 / 预定义时间稳定 / RBF神经网络

基金资助

山东省泰山学者资助项目（TSQN202306191）; 山东省研究生优质教育教学资源项目（SDJKC2024014）