✅作者简介热爱科研的Matlab仿真开发者擅长毕业设计辅导、数学建模、数据处理、建模仿真、程序设计、完整代码获取、论文复现及科研仿真。 往期回顾关注个人主页Matlab科研工作室 关注我领取海量matlab电子书和数学建模资料个人信条格物致知,完整Matlab代码获取及仿真咨询内容私信。 内容介绍在这篇文章中研究人员达成了一项具备时空特性的轨迹跟踪控制成果。其核心在于设计了一款指数预定义时间控制器该控制器的关键目标为无论系统初始状态怎样都能够在用户提前设定的精确时间内使跟踪误差收敛至零且这个设定时间与初始条件毫无关联。此特性成功克服了传统控制方法存在的诸多弊端像传统渐近控制收敛时间冗长而有限时间和固定时间控制的收敛时间要么依赖初始状态要么难以精确设定。同时该控制方案有效地应对了输入饱和的限制。具体做法是通过线性化手段以及引入辅助系统把饱和约束转化为无约束问题。并且利用固定时间扰动观测器对复合扰动进行迅速且精准的估计与补偿。如此一来即便在扰动与饱和状况同时存在的情形下依然能够在预定义时间内达成稳定、精确的跟踪效果而且控制量变化相对平缓更契合工程实际应用。最终通过数值仿真以及真实的飞行实验充分验证了所提控制协议的有效性与鲁棒性。下面详细介绍其中的关键技术指数预定义时间控制这是本文所提出的核心控制算法并非简单地把指数控制器与预定义时间控制器进行叠加而是经过巧妙结合。此算法引入了指数补偿项其目的在于缓解传统预定义时间控制器初期收敛缓慢以及临近设定时间时控制量可能急剧增大的问题。通过这种方式在确保收敛时间能够精确预先设定的同时实现了控制量变化过程更加平稳、合理。固定时间扰动观测器为解决未知的外部风扰以及未建模动态等问题文章设计了固定时间扰动观测器。该观测器能够在固定时间内该时间上限与系统初始状态无关精准估计复合扰动并将估计值应用于控制器的前馈补偿极大地增强了系统的抗干扰能力与鲁棒性。基于高斯误差函数的输入饱和处理针对执行机构存在的输入饱和这一非线性约束问题文章采用高斯误差函数对非光滑的饱和函数进行平滑线性化近似。同时引入辅助变量与辅助动态系统将原本受饱和约束的控制输入设计问题转变为对无约束的辅助控制器的设计问题。这样一来在不改变控制器主体结构的前提下巧妙地解决了输入饱和问题也为闭环系统的稳定性证明提供了便利。其他技术文章还运用反馈线性化技术将无人机的非线性误差模型转化为二阶积分器串联形式为高阶控制器的设计奠定基础并且采用反步法系统性地设计控制律通过逐步构造李雅普诺夫函数来稳定各个子系统。⛳️ 运行结果 参考文献[1] Zhao S , Zheng J , Yi F ,et al.Exponential Predefined Time Trajectory Tracking Control for Fixed-Wing UAV With Input Saturation[J].Aerospace and Electronic Systems, IEEE Transactions on, 2024, 60(5):14.DOI:10.1109/TAES.2024.3402656.往期回顾扫扫下方二维码