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非线性模型预测控制(NMPC)在微型飞行器自适应控制中的应用

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图形列表

第一章前言

§1.1空间飞行器简介

§1.2模型预测控制介绍

§1.2.1 MPC控制系统构成

§1.3小结

第二章模型预测控制中的基本问题

§2.1模型预测控制器简介

§2.2空间飞行器动力学

§2.3控制目标

§2.4传感器模型

§2.5推力器(激励器)模型

§2.6非模型影响

第三章预测控制模型

§3.1MPC基本算法

§3.2.1不稳定系统的模型预测控制

§3.3非线性控制

§3.3.1非线性MPC法

§3.3.2非线性MPC解决方案:线性化法

§3.4 NMPC法应用于飞行器的控制

§3.4.1反馈线性化

§3.5飞行器姿态控制

§3.6用四元数表示旋转

第四章函数空间模型预测控制

§4.1飞行器姿态控制的基本方法

§4.1.1模型预测控制基本算法

§4.1.2约束

§4.2 F-MPC法的收敛性分析

§4.2.1最优步长牛顿法

§4.3空间飞行器姿态控制Ⅰ

§4.3.1 F-MPC算法

§4.3.2空间飞行器姿态控制

§4.3.3空间飞行器姿态四元数运动学

§4.3.4仿真结果

§4.4空间飞行器姿态控制Ⅱ

§4.4.1最优开关时间公式

§4.4.2计算机仿真

§4.4.3在线F-MPC

第五章结论与展望

致 谢

作者发表的与本课题有关的学术论文

参考文献

附录A广义逆矩阵和Moore-Penrose广义逆矩阵

附录B四元数的运算法则

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摘要

该文的主要研究工作是探讨非线性模型预测控制(NMPC)应用于空间飞行器自适应控制的可行性及对提高控制精度和减少燃料使用方面的优越性,同时利用函数空间模型预测控制算法(F-MPC)对空间飞行器的位置和姿态控制进行仿真,具体内容如下:一.空间飞行器姿态和轨迹控制问题的数学分析、建模以及仿真.二.非线性模型预测控制器的设计.三.对控制器的调试和测试(包括对控制器的稳定性和鲁棒性的分析).四.验证非线性模型预测控制(NMPC)应用于空间飞行器控制的可行性及其节省燃料和高控制精度的优越性.五.提出该课题的后续研究课题.

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