电气工程与系统科学 > 系统与控制
[提交于 2024年11月1日
]
标题: 飞行过程中基于李雅普诺夫的切换姿态控制器的闭环稳定性分析——用于节能的转矩输入选择
标题: Closed-Loop Stability of a Lyapunov-Based Switching Attitude Controller for Energy-Efficient Torque-Input-Selection During Flight
摘要: 我们提出了一种新的基于李雅普诺夫的切换姿态控制器,用于在飞行过程中为无人飞行器(UAV)选择节能的转矩输入。 该方法使用四元数描述受控UAV的姿态,交换了系统闭环(CL)切换动态中两个固定点(一个局部渐近稳定,另一个不稳定)的稳定性属性。 在此方法中,切换事件由基于复合能量函数的值触发。 为了分析和确保CL切换动态的稳定性,我们结合切换系统理论使用经典非线性李雅普诺夫技术。 为此,我们引入了一个新的复合李雅普诺夫函数(LF),它不仅使我们能够推导出CL渐近和指数稳定的条件,还为我们提供了CL系统吸引域的估计。 这个新的估计值比本文所考虑类型的系统之前报道的要大得多。 为了测试和展示所提出方法的功能性、适用性和性能,我们在执行高速偏航跟踪操作时展示了使用31克四旋翼无人机获得的实验数据并进行了讨论。 此外,我们提供了实验证据,表明这些操作所选择的所有初始条件,据估计,都位于系统的吸引域内。 最后,通过这些飞行测试获得的实验数据显示,当执行特定类型的高速偏航跟踪操作时,所提出的切换控制器平均减少了约53%的控制努力,与常用的基准控制方案相比。
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来自: Francisco Maria Ferreira Rodrigues Gonçalves [查看电子邮件][v1] 星期五, 2024 年 11 月 1 日 07:27:11 UTC (691 KB)
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