用于混合飞行模式下尾座式飞行器控制的空气动力学前馈-反馈架构
动力系统
2023-12-19 v1
摘要
本文提出了一种用于尾座式无人飞行系统在混合飞行模式下（即垂直起降与固定翼模式之间的动力学过渡）自主机动的制导-控制设计方法。该尾座式制导-控制架构由轨迹规划器、外环位置控制器、内环姿态控制器和控制分配器组成。轨迹规划器使用简化的尾座式模型，结合空气动力学和尾流效应的考量，基于人类操作员指定的优化指标（最短时间过渡）生成一组过渡轨迹及相关的气动力估计值。外环控制器随后将轨迹规划器计算出的气动力估计值作为前馈信号，并结合外环动力学的反馈线性化，进行六自由度位置控制。内环姿态控制器是标准的非线性动态逆控制律，生成所需的俯仰、滚转和偏航力矩，随后由控制分配器将其转换为适当的旋翼转速。我们推导了外环位置控制器的鲁棒稳定性解析条件，以保证在前馈气动力补偿存在不确定性的情况下的性能。最后，在要求飞行模式间过渡具有高机动性的飞行任务中，通过四旋翼双翼尾座式飞行器的高保真飞行动力学仿真，评估了该控制架构的跟踪性能和稳定性。
引用
@article{arxiv.2312.10761,
title = {An Aerodynamic Feedforward-Feedback Architecture for Tailsitter Control in Hybrid Flight Regimes},
author = {Kristoff F. McIntosh and Jean-Paul Reddinger and Sandipan Mishra},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.10761},
year = {2023}
}