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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(duì)象。本文主要研究了四旋翼飛行器的建模及其模型預(yù)測(cè)控制方法。
傳統(tǒng)的對(duì)四旋翼飛行器的建模方法是物理建模,通過對(duì)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(duì)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(duì)物理模型的缺點(diǎn),本文對(duì)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(cè)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(duì)四旋
3、翼飛行器進(jìn)行狀態(tài)預(yù)測(cè),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(cè)控制方法對(duì)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(cè)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(cè)控制器具有一定的抗干擾能力。以RBF-ARX模型的預(yù)測(cè)控制為例研究了預(yù)測(cè)控制的各種控制參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制效果的影響。
四
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