欠驱动VTOL飞行器非线性信息融合控制

赵 宾 高春雷 胡 洲

1.南京航空航天大学金城学院，南京 211156 2. 南京航空航天大学自动化学院，南京 211106 3. 四川航天系统工程研究所，成都 610100

垂直起降 ( vertical take-off and landing，VTOL) 飞行器具有优良的短距、垂直起降性能，在未来战争中将发挥极其重要的作用，目前已经成为世界各国争相研究的对象。悬停模式下的VTOL飞行器具有2个控制输入和3个运动自由度，是一个典型的欠驱动系统[1]。

VTOL等飞行器的欠驱动特性和强非线性耦合特性，使其控制问题变得较为复杂，引起了诸多控制专家的兴趣。文献[2]针对VTOL飞行器的强输入耦合问题，采用光滑静态状态反馈实现了其全局配置稳定。文献[3]利用标准的Lyapunov方法，提出了一种新的非线性反馈控制律，补偿VTOL的建模误差并提高其抗干扰鲁棒性能，实现了飞行器对给定参考轨迹的稳定跟踪。文献[4]针对带输入限制的VTOL飞行器轨迹渐近跟踪问题，设计了一种基于光滑函数的简单控制器。文献[5]针对带有界外部扰动的VTOL无人飞行器提出了一种自适应位置跟踪算法。文献[6]基于高增益观测器提出了一种滑模控制策略，可以使VTOL飞行器在轨迹跟踪过程中呈现指数稳定的性能。文献[7]研究了带2个力矩的欠驱动航天器的三轴姿态稳定问题，提出一种3层滑模控制方案，能全局渐近地镇定欠驱动系统。文献[8]提出一种位置反馈动态面控制算法，减轻计算负担，实现非最小相位欠驱动VTOL飞行器位置准确跟踪。文献[9]为解决严重耦合的VTOL欠驱动系统的输出跟踪问题，将动力学模型解耦成一个最小相位系统和一个非最小相位系统，分别设计滑模控制器，实现了对轨迹的无稳态误差跟踪。……