无人机编队保持反步容错控制

针对领导-跟随无人机编队中的执行器故障、不确定气动参数和外界扰动等问题,设计了无人机编队保持反步容错控制。建立了编队纵向、编队横向和编队高度三维误差模型,并将无人机本体方程分为快慢两个回路,建立包含外界扰动、不确定气动参数及执行器故障的无人机运动模型;设计内环容错控制系统,对编队外环控制器产生的指令信号进行跟踪。内环容错控制系统主要由3个部分组成:一是基于滑模观测器的故障检测和辨识,实现对故障执行器的定位和故障参数的辨识;二是将故障参数及干扰观测器与反步容错控制相结合,实现包容外界扰动、不确定气动参数和执行器故障的容错控制;三是内环容错控制系统稳定性分析。仿真结果表明,所提容错控制方法能够有效地实现无人机编队的飞行容错控制。

基于滑模观测器的无人推力矢量飞机反步容错控制

针对无人推力矢量飞机,设计了基于滑模观测器的反步容错控制。首先提出执行器故障模型,并将本体方程分为快、慢回路,建立包含不确定性、舵面故障和执行器故障的无人推力矢量飞机故障模型,然后设计包含高阶滑模观测器及不连续投影自适应律的级联观测器实现补偿不确定性和舵面故障的状态估计,并通过滑模观测器实现故障辨识和故障参数估计,最后结合状态估计及故障参数实现包容不确定性,舵面故障和执行器故障的全局反步容错控制。大迎角机动仿真表明所提方法能够有效实现无人推力矢量飞机的全局容错控制。

考虑拓扑故障的无人机编队容错控制方法研究

针对无人机编队在拓扑故障、舵面故障、执行器故障和不确定性情况下的控制问题,提出了一种编队容错控制方法。首先建立了编队运动模型和无人机运动模型;然后在拓扑故障检测方法的基础上,提出了拓扑故障重构优化算法,实现最小通信代价和队形重构代价的编队拓扑故障重构优化;在反步容错控制方法的设计过程中,通过执行器故障辨识模块和辅助系统模块来对执行器故障和舵面故障进行估计和补偿,实现执行器故障、舵面故障和不确定性条件下的编队稳定飞行。仿真结果验证了所设计的拓扑故障下无人机编队反步容错控制方法的优越性。