高精度无人旋翼机自主控制系统

小型无人旋翼机具有垂直起降、悬停等特性，通过自身携带 的各类传感器可以在危险区域或市区街道等狭窄空间执行观测、 信息收集等任务，具有广泛的应用前景。随着应用领域的拓展， 小型无人旋翼机的工作环境也复杂多变，抗扰性强、稳定性高的 小型无人旋翼机高精度控制成为研究的热点。 作为复杂的多输入多输出控制系统，小型无人旋翼机具有非 线性、强耦合、控制难度高等特性。并且小型无人旋翼机在飞行 过程中存在多类干扰，如风扰、大气湍流、地面干扰、系统电磁 干扰等，因此，小型无人旋翼机在扰动下的高精度控制是飞控系 统的关键技术之一。 — 31 — 针对小型无人旋翼机在执行任务时控制性能容易受到外界 干扰影响的问题，该项目开发出一种基于自适应神经网络和极点 配置方法相结合的复合控制方法，对小型无人旋翼机在飞行中所 受的多源干扰进行估计并抑制，实现大包络范围的高精度控制。 该技术针对小型无人旋翼机动力学模型，通过极点配置方法 构建反馈控制系数矩阵来保证系统的初步稳定性；设计具有自主 更新权值特性的自适应神经网络，基于误差信息构建自适应网络 权值更新矩阵来在线更新神经网络的权值矩阵，实现对扰动的估 计和抑制；并设计自适应阈值优化策略，基于时间窗口内的实际 位置与期望位置的误差均方差，对自适应神经网络的控制残差上 限阈值进行在线更新，降低控制残差上界不精确对神经网络扰动 控制量的影响，进而优化自适应神经网络扰动控制量，实现复杂 环境下的小型无人旋翼机高精度姿态控制。 该技术具有实时性好、动态参数响应快、对多源干扰适应性 强等优点，可用于小型无人旋翼机复杂多源干扰环境下的高精度 控制。 — 32 —