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復雜環境下無人機控制理論與方法 版權信息
- ISBN：9787030656681
- 條形碼：9787030656681 ; 978-7-03-065668-1
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
復雜環境下無人機控制理論與方法 本書特色
本書的研究成果為推動無人機的應用具有理論意義及實際價值。
復雜環境下無人機控制理論與方法 內容簡介
本書是作者多年從事科研工作積累的成果，系統地介紹了無人機動力學的基本理論和控制方法。全書共分為十五章，內容包括：緒論；基于四元數擴展卡爾曼濾波的四旋翼飛行器姿態估計；基于LMI的混合H2/H∞魯棒的四旋翼飛行器的控制；基于自適應積分反步的四旋翼飛行器控制；具有時變拓撲結構的多無人機姿態同步控制；紊流風場下基于虛擬結構的多無人機編隊滑模控制；基于RBF神經網絡的多無人機編隊控制；非線性系統的收縮自適應反步跟蹤控制；基于收縮理論的魯棒控制方法；基于收縮理論的無人機飛行控制；基于動態逆與一致性理論的多無人機姿態一致性控制方法設計；干擾、模型不確定及控制器微小故障情形下多無人機姿態一致性控制方法設計；具有通信時延和拓撲時變的多無人機姿態同步控制；具有參數不確定性的多無人機系統的自適應滑模控制和終端滑模編隊控制。此外，還包含3個附錄，內容包括本書主要的Matlab仿真程序
復雜環境下無人機控制理論與方法 目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 多無人機協同控制研究現狀 2
1.2.1 協同控制策略研究現狀 2
1.2.2 協同控制算法研究現狀 3
1.2.3 復雜環境下多無人機協同控制研究現狀 6
1.3 四旋翼飛行器的歷史與發展狀況 7
1.3.1 國內外研究現狀 9
1.3.2 相關熱點問題研究 12
1.4 本書概要 13
第2章 預備知識 16
2.1 圖論基礎 16
2.2 紊流風場下多旋翼無人機數學模型 18
2.2.1 坐標系的建立 18
2.2.2 旋翼的空氣動力學分析 19
2.2.3 多無人機運動學模型 19
2.2.4 無人機動力學模型 20
2.3 復雜情況下的多固定翼無人機姿態運動數學模型 22
2.3.1 常用坐標系及轉換 22
2.3.2 復雜情況下的多固定翼無人機姿態運動模型 25
2.4 本章小結 30
第3章 具有時變拓撲結構的多無人機姿態同步控制 31
3.1 問題描述 31
3.1.1 相對姿態誤差 31
3.1.2 姿態跟蹤誤差 32
3.1.3 時變通信拓撲 32
3.2 姿態同步控制器 33
3.3 仿真結果 35
3.3.1 切換周期固定 35
3.3.2 切換周期時變 37
3.3.3 切換拓撲結構中存在孤立點 39
3.4 本章小結 40
第4章 紊流風場下基于虛擬結構的多無人機編隊控制 41
4.1 問題描述 41
4.1.1 紊流風場建模 41
4.1.2 無人機的期望狀態 43
4.1.3 分布式協同控制結構 44
4.1.4 控制目標 45
4.2 分布式滑模控制器 45
4.2.1 實例化虛擬結構控制器 45
4.2.2 無人機控制器 48
4.3 仿真結果 51
4.3.1 具有單個子編隊領航者的編隊隊形控制 53
4.3.2 具有時變子編隊領航者和時變通信拓撲的編隊隊形控制 58
4.4 本章小結 63
第5章 基于RBF神經網絡的多無人機編隊控制 64
5.1 問題描述 64
5.1.1 多無人機分布式跟蹤控制 64
5.1.2 跟蹤誤差動力學 65
5.2 分布式自適應控制器 67
5.2.1 控制結構 67
5.2.2 非線性項估計 68
5.2.3 控制器設計 70
5.2.4 穩定性分析 70
5.3 仿真結果 73
5.4 本章小結 81
第6章 基于自適應滑模的多無人機編隊控制 82
6.1 問題描述 82
6.2 多無人機跟蹤誤差動力學模型 83
6.3 自適應滑模控制器 84
6.3.1 旋轉子系統控制器 85
6.3.2 平移子系統控制器 87
6.4 仿真結果 88
6.5 本章小結 96
第7章 基于非奇異終端滑模的多無人機編隊控制 97
7.1 問題描述 97
7.2 控制器設計 98
7.2.1 旋轉子系統控制器 99
7.2.2 平移子系統控制器 106
7.3 仿真結果 108
7.4 本章小結 115
第8章 具有集成不確定項的多固定翼無人機姿態同步控制 116
8.1 直接自適應姿態同步控制 116
8.2 基于觀測器的間接自適應姿態同步控制 119
8.3 仿真結果 123
8.4 本章小結 134
第9章 具有集成不確定項及狀態時延的多無人機姿態同步控制 136
9.1 多無人機姿態同步控制器 136
9.2 仿真結果 141
9.3 本章小結 151
第10章 具有集成不確定項及控制器故障的多無人機姿態同步控制 152
10.1 可重構飛行控制方案 152
10.1.1 控制器故障檢測 153
10.1.2 控制器重構 157
10.2 仿真結果 162
10.3 本章小結 177
第11章 基于LMI的混合H2/H∞四旋翼飛行器控制 178
11.1 四旋翼飛行器的系統建模 178
11.2 H2/H∞魯棒控制 181
11.2.1 H2標準控制 182
11.2.2 H∞標準控制 183
11.3 模型參數確定的四旋翼飛行器的混合H2/H∞控制器 184
11.4 參數不確定的四旋翼飛行器的混合H2/H∞控制器 185
11.5 仿真結果 188
11.6 本章小結 195
第12章 基于自適應積分反步的四旋翼飛行器控制 196
12.1 基于積分反步法的四旋翼飛行器軌跡跟蹤控制 196
12.1.1 控制器的設計 196
12.1.2 仿真結果 200
12.2 基于自適應積分反步的四旋翼飛行器控制 205
12.2.1 控制器設計 205
12.2.2 仿真結果 209
12.3 本章小結 216
第13章 四旋翼飛行器自適應收縮反步控制 217
13.1 收縮理論基本原理 217
13.2 四旋翼飛行器動力學模型 218
13.3 自適應收縮反步控制 219
13.3.1 控制器設計 219
13.3.2 穩定性證明 222
13.4 仿真結果 224
13.5 本章小結 228
第14章 基于收縮理論的多無人機姿態自適應同步控制 229
14.1 垂直起降無人機拉格朗日模型 230
14.2 多無人機姿態同步控制器 231
14.3 穩定性分析 233
14.4 仿真結果 235
14.5 本章小結 240
第15章 具有通信時延和拓撲時變的多無人機姿態同步控制 242
15.1 問題描述 242
15.1.1 姿態跟蹤誤差 242
15.1.2 相對姿態誤差 243
15.2 姿態協同控制器 244
15.3 仿真結果 246
15.4 本章小結 251
參考文獻 252
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 多無人機協同控制研究現狀 2
1.2.1 協同控制策略研究現狀 2
1.2.2 協同控制算法研究現狀 3
1.2.3 復雜環境下多無人機協同控制研究現狀 6
1.3 四旋翼飛行器的歷史與發展狀況 7
1.3.1 國內外研究現狀 9
1.3.2 相關熱點問題研究 12
1.4 本書概要 13
第2章 預備知識 16
2.1 圖論基礎 16
2.2 紊流風場下多旋翼無人機數學模型 18
2.2.1 坐標系的建立 18
2.2.2 旋翼的空氣動力學分析 19
2.2.3 多無人機運動學模型 19
2.2.4 無人機動力學模型 20
2.3 復雜情況下的多固定翼無人機姿態運動數學模型 22
2.3.1 常用坐標系及轉換 22
2.3.2 復雜情況下的多固定翼無人機姿態運動模型 25
2.4 本章小結 30
第3章 具有時變拓撲結構的多無人機姿態同步控制 31
3.1 問題描述 31
3.1.1 相對姿態誤差 31
3.1.2 姿態跟蹤誤差 32
3.1.3 時變通信拓撲 32
3.2 姿態同步控制器 33
3.3 仿真結果 35
3.3.1 切換周期固定 35
3.3.2 切換周期時變 37
3.3.3 切換拓撲結構中存在孤立點 39
3.4 本章小結 40
第4章 紊流風場下基于虛擬結構的多無人機編隊控制 41
4.1 問題描述 41
4.1.1 紊流風場建模 41
4.1.2 無人機的期望狀態 43
4.1.3 分布式協同控制結構 44
4.1.4 控制目標 45
4.2 分布式滑模控制器 45
4.2.1 實例化虛擬結構控制器 45
4.2.2 無人機控制器 48
4.3 仿真結果 51
4.3.1 具有單個子編隊領航者的編隊隊形控制 53
4.3.2 具有時變子編隊領航者和時變通信拓撲的編隊隊形控制 58
4.4 本章小結 63
第5章 基于RBF神經網絡的多無人機編隊控制 64
5.1 問題描述 64
5.1.1 多無人機分布式跟蹤控制 64
5.1.2 跟蹤誤差動力學 65
5.2 分布式自適應控制器 67
5.2.1 控制結構 67
5.2.2 非線性項估計 68
5.2.3 控制器設計 70
5.2.4 穩定性分析 70
5.3 仿真結果 73
5.4 本章小結 81
第6章 基于自適應滑模的多無人機編隊控制 82
6.1 問題描述 82
6.2 多無人機跟蹤誤差動力學模型 83
6.3 自適應滑模控制器 84
6.3.1 旋轉子系統控制器 85
6.3.2 平移子系統控制器 87
6.4 仿真結果 88
6.5 本章小結 96
第7章 基于非奇異終端滑模的多無人機編隊控制 97
7.1 問題描述 97
7.2 控制器設計 98
7.2.1 旋轉子系統控制器 99
7.2.2 平移子系統控制器 106
7.3 仿真結果 108
7.4 本章小結 115
第8章 具有集成不確定項的多固定翼無人機姿態同步控制 116
8.1 直接自適應姿態同步控制 116
8.2 基于觀測器的間接自適應姿態同步控制 119
8.3 仿真結果 123
8.4 本章小結 134
第9章 具有集成不確定項及狀態時延的多無人機姿態同步控制 136
9.1 多無人機姿態同步控制器 136
9.2 仿真結果 141
9.3 本章小結 151
第10章 具有集成不確定項及控制器故障的多無人機姿態同步控制 152
10.1 可重構飛行控制方案 152
10.1.1 控制器故障檢測 153
10.1.2 控制器重構 157
10.2 仿真結果 162
10.3 本章小結 177
第11章 基于LMI的混合H2/H∞四旋翼飛行器控制 178
11.1 四旋翼飛行器的系統建模 178
11.2 H2/H∞魯棒控制 181
11.2.1 H2標準控制 182
11.2.2 H∞標準控制 183
11.3 模型參數確定的四旋翼飛行器的混合H2/H∞控制器 184
11.4 參數不確定的四旋翼飛行器的混合H2/H∞控制器 185
11.5 仿真結果 188
11.6 本章小結 195
第12章 基于自適應積分反步的四旋翼飛行器控制 196
12.1 基于積分反步法的四旋翼飛行器軌跡跟蹤控制 196
12.1.1 控制器的設計 196
12.1.2 仿真結果 200
12.2 基于自適應積分反步的四旋翼飛行器控制 205
12.2.1 控制器設計 205
12.2.2 仿真結果 209
12.3 本章小結 216
第13章 四旋翼飛行器自適應收縮反步控制 217
13.1 收縮理論基本原理 217
13.2 四旋翼飛行器動力學模型 218
13.3 自適應收縮反步控制 219
13.3.1 控制器設計 219
13.3.2 穩定性證明 222
13.4 仿真結果 224
13.5 本章小結 228
第14章 基于收縮理論的多無人機姿態自適應同步控制 229
14.1 垂直起降無人機拉格朗日模型 230
14.2 多無人機姿態同步控制器 231
14.3 穩定性分析 233
14.4 仿真結果 235
14.5 本章小結 240
第15章 具有通信時延和拓撲時變的多無人機姿態同步控制 242
15.1 問題描述 242
15.1.1 姿態跟蹤誤差 242
15.1.2 相對姿態誤差 243
15.2 姿態協同控制器 244
15.3 仿真結果 246
15.4 本章小結 251
參考文獻 252
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