主管单位:中华人民共和国工业和信息化部
主办单位:西北工业大学  中国航空学会
地       址:西北工业大学友谊校区航空楼
快速模型预测控制用于微型直升机航迹跟踪
DOI:
作者:
作者单位:

西北工业大学 自动化学院 陕西 西安 710129,西北工业大学 自动化学院 陕西 西安 710129,西北工业大学 自动化学院 陕西 西安 710129,西北工业大学 自动化学院 陕西 西安 710129

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中图分类号:

TN964.3

基金项目:

2011年年度国家国际科技合作专项; 陕西省科学技术研究发展计划 (2013KW09-02)资助


A fast Model Predictive Control Approach to Trajectory Trackingof Miniature Coaxial Helicopter
Author:
Affiliation:

Northwestern Polytechnical University,Northwestern Polytechnical University,Northwestern Polytechnical University,Northwestern Polytechnical University

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    摘要:

    本文研究一种快速在线非线性模型预测控制(Nonlinear Model Predictive Control, NMPC)方案用于微型共轴无人直升机(Miniature Coaxial Unmanned Helicopter, MCUH)的航迹跟踪。首先,MCUH的非线性模型被简化。接着,利用系统的微分平坦特性,得到了近似直升机非线性动力学的LTV模型,然后将传统输出航迹跟踪NMPC问题转化为LTV-MPC优化问题,从而降低了问题的复杂度。为确保航迹跟踪误差系统的指数渐近稳定分别设计了终端域和终端罚值。仿真结果表明,设计的预测控制器可实现对有约束的时变航迹的跟踪。

    Abstract:

    A fast online nonlinear model predictive control (NMPC) approach was applied to trajectory tracking of miniature coaxial unmanned helicopter(MCUH). The nonlinear model of MCUH was simplified. And then, utilizing the differential flatness of MCUH, a linear time varying (LTV) model was employed to approximate the nonlinear dynamic behavior of MCUH, and further on applied in the conversion from classical NMPC schemes to LTV-MPC schemes for output trajectory tracking, resulting in reduction of the complexity of the problem solving. Afterwards, the terminal region and the end penalty were designed to ensure the exponentially asymptotically stable of the trajectory tracking error system. The numerical simulation verified the proposed NMPC control scheme to the time-varying trajectory tracking of MCUH with constraints.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

柯吉,王伟,李爱军,王长青.快速模型预测控制用于微型直升机航迹跟踪[J].航空工程进展,2015,6(3):366-371

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  • 收稿日期:2015-05-11
  • 最后修改日期:2015-06-05
  • 录用日期:2015-06-11
  • 在线发布日期: 2015-11-12
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