複雜環境下無人機控制理論與方法（簡體書）

《複雜環境下無人機控制理論與方法》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。《複雜環境下無人機控制理論與方法》共分為15章，內容包括：緒論；預備知識；具有時變拓撲結構的多無人機姿態同步控制；紊流風場下基於虛擬結構的多無人機編隊控制；基於RBF神經網絡的多無人機編隊控制；基於自適應滑模的多無人機編隊控制；基於非奇異終端滑模的多無人機編隊控制；具有集成不確定項的多固定翼無人機姿態同步控制；具有集成不確定項及狀態時延的多無人機姿態同步控制；具有集成不確定項和控制器故障的多無人機姿態同步控制；基於LMI的混合H2/H∞四旋翼飛行器控制；基於自適應積分反步的四旋翼飛行器控制；四旋翼飛行器自適應收縮反步控制；基於收縮理論的多無人機姿態自適應同步控制和具有通信時延及拓撲時變的多無人機姿態同步控制。

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 複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 複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 複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 切換週期固定 35 3.3.2 切換週期時變 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 紊流風場下基於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 基於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 基於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 基於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 基於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 基於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 基於自適應積分反步的四旋翼飛行器控制 196 12.1 基於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 基於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 基於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