四旋翼飛行器的建模及預(yù)測控制研究.pdf

1、四旋翼飛行器是一個(gè)多輸入多輸出、強(qiáng)耦合的非線性對象。本文主要研究了四旋翼飛行器的建模及其模型預(yù)測控制方法。
　　傳統(tǒng)的對四旋翼飛行器的建模方法是物理建模，通過對四旋翼飛行器進(jìn)行受力分析，建立其數(shù)學(xué)模型。由于這種方法對四旋翼飛行器進(jìn)行分析時(shí)做了一些假設(shè)，同時(shí)也忽略了一些非線性的因素，這些導(dǎo)致建立的模型精度不高。
　　針對物理模型的缺點(diǎn)，本文對四旋翼飛行器采用了辨識(shí)建模，建立了四旋翼飛行器的ARX模型、RBF-ARX模型、RBF

2、RW-ARX模型。ARX模型是線性模型，其系數(shù)通過線性最小二乘法辨識(shí)得到。RBF-ARX模型和RBFRW-ARX模型是一類隨狀態(tài)變化的非線性模型，它們的參數(shù)是通過結(jié)構(gòu)化非線性優(yōu)化方法(SNPOM)辨識(shí)得到。建模結(jié)果表示這三種模型都有很高的建模精度。
　　在四旋翼飛行器的ARX模型、RBF-ARX模型、RBFRW-ARX模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了四旋翼飛行器的模型預(yù)測控制器。這三種模型通過選擇合適的狀態(tài)變量可以轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)空間的形式，對四旋

3、翼飛行器進(jìn)行狀態(tài)預(yù)測，最后通過二次規(guī)劃相關(guān)方法滾動(dòng)求解最優(yōu)的控制量。
　　本文實(shí)現(xiàn)了基于ARX模型、RBF-ARX模型、RBFRW-ARX模型的模型預(yù)測控制方法對四旋翼飛行器的仿真控制。仿真實(shí)驗(yàn)表明基于這三種模型的預(yù)測控制能夠快速平穩(wěn)地將四旋翼飛行器控制在給定的姿態(tài)?；贏RX模型和RBF-ARX模型的預(yù)測控制器具有一定的抗干擾能力。以RBF-ARX模型的預(yù)測控制為例研究了預(yù)測控制的各種控制參數(shù)對系統(tǒng)控制效果的影響。
　　四