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双系统无人机过渡飞行的增益调度被动容错控制设计

系统与控制 2025-10-02 v1 系统与控制

摘要

近年来,具有垂直起降能力的双系统无人机(UAV)日益受到关注。作为一个安全关键系统,双系统无人机在发生故障/故障后能够保持安全飞行至关重要。本文提出了一种用于双系统无人机过渡飞行的增益调度被动容错控制(PFTC)方法。在本新颖的 FTC 设计方法中,首次将由于执行机构故障/故障导致的控制有效性丢失所引起的模型不确定性视为模型输入不确定性,从而允许我们使用乘法不确定性描述来表示其不确定性。该方法的优势在于显著减少设计点的数量,从而简化了控制合成过程,提高了为双系统无人机过渡飞行设计容错控制系统的效率,相较于现有的 FTC 设计方法而言。作为一种通用方法,它可以应用于具有多个不确定参数和多个通道的 FTC 系统设计。开发的被动 FTC 系统在一个非线性六自由度仿真器上进行了验证。仿真结果表明,增益调度结构 H∞(GS SHIF)PFTC 系统在容错性能方面优于 LQR 和结构 H∞ 控制系统,从而展示了所提出 GS SHIF PFTC 方法的有效性和优势。

关键词

引用

@article{arxiv.2510.01044,
  title  = {Gain-Scheduled Passive Fault-Tolerant Control Design for Dual-System UAV Transition Flight},
  author = {Junfeng Cai and Marco Lovera},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2510.01044},
  year   = {2025}
}

备注

25 pages