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Flight and Formation Control of Multirotor Unmanned Aerial Vehicle Systems

摘要第3-4页
Abstract第4页
1. Introduction第10-22页
    1.1. Background第10-15页
    1.2. Motivation第15页
    1.3. Problem Statement第15-17页
    1.4. Research Objectives and Questions第17-18页
    1.5. Research Contributions第18页
    1.6. Significance of Research第18-19页
    1.7. Limitations第19-20页
    1.8. Structures of Thesis第20-22页
2. Literature Review第22-34页
    2.1. Mathematical Modeling第22页
    2.2. Flight Control Systems第22-30页
        2.2.1. Linear flight controllers第24-25页
        2.2.2. Nonlinear flight controllers第25-29页
        2.2.3. Learning-based Intelligent Flight Controllers第29-30页
    2.3. Flight Formation Control第30-31页
    2.4. Discussion第31-33页
    2.5. Summary第33-34页
3. Preliminaries第34-46页
    3.1. Basic Definitions and Concepts第34-35页
        3.1.1. Equilibrium point第34页
        3.1.2. Stability第34页
        3.1.3. Asymptotic stability第34-35页
        3.1.4. Smooth function第35页
        3.1.5. Matrix properties第35页
    3.2. Stability Theorems第35-36页
    3.3. Sliding Mode Control第36-40页
        3.3.1. Sliding surface design第37页
        3.3.2. Sliding surface reaching laws第37-39页
        3.3.3. Sliding mode control design procedure第39-40页
    3.4. Backstepping Control第40-42页
        3.4.1. Backstepping control design procedure第40-42页
    3.5. Robust Control Design第42-45页
        3.5.1. Robust control design framework第42-43页
        3.5.2. Closed loop response第43-44页
        3.5.3. Robust stability第44页
        3.5.4. Robust performance第44-45页
    3.6. Summary第45-46页
4. Mathematical Modeling of MUAV Systems第46-54页
    4.1. Four Rotor Hover System第46-49页
        4.1.1. Mathematical model第47-49页
    4.2. Coaxial Octorotor第49-53页
        4.2.1. Mathematical model第50-53页
    4.3. Summary第53-54页
5. Four Rotor Hover System Control第54-106页
    5.1. Intelligent Sliding Mode Controller第54-65页
        5.1.1. Problem statement第54-55页
        5.1.2. Unmodeled dynamics approximation using RBFN第55-58页
        5.1.3. Sliding mode controller design第58-59页
        5.1.4. Stability analysis第59-60页
        5.1.5. Simulation results and analysis第60-65页
    5.2. Adaptive Extended Normalized Radial Basis Function Network (AENRBFN) Controller第65-83页
        5.2.1. Problem statement第66-67页
        5.2.2. Unmodeled dynamics approximation based on ENRBFN Algorithm第67-72页
        5.2.3. Adaptive control law第72-74页
        5.2.4. Stability analysis第74-76页
        5.2.5. Simulation results and analysis第76-83页
    5.3. Intelligent global fast terminal sliding mode controller第83-91页
        5.3.1. Problem statement第83-84页
        5.3.2. Unmodeled dynamics approximation using RBFN第84页
        5.3.3. Global fast terminal sliding mode control design第84-87页
        5.3.4. Stability analysis第87-88页
        5.3.5. Simulation results and analysis第88-91页
    5.4. Mu-synthesis based Robust Controller第91-105页
        5.4.1. Dynamic model第92页
        5.4.2. Uncertainty model第92-95页
        5.4.3. Performance requirements:第95-97页
        5.4.4. μ-synthesis based robust controller design:第97-102页
        5.4.5. Simulation results and analysis第102-105页
    5.5. Summary第105-106页
6. Coaxial Octorotor Control第106-154页
    6.1. Adaptive Backstepping Sliding Mode Control第106-119页
        6.1.1. Dynamic model第106-107页
        6.1.2. Controller design第107-114页
        6.1.3. Simulation results and analysis第114-119页
    6.2. Backstepping Fast Terminal Sliding Mode Control第119-152页
        6.2.1. Dynamic model第120页
        6.2.2. Problem statement第120-121页
        6.2.3. Unknown Function Estimation based on EIMRBFN Algorithm第121-128页
        6.2.4. External disturbance observer design第128-131页
        6.2.5. Controller design第131-139页
        6.2.6. Finite time convergence and stability analysis第139-140页
        6.2.7. Simulation results and analysis第140-152页
    6.3. Summary第152-154页
7. Formation Flight Control第154-166页
    7.1. Graph Theory第154-157页
    7.2. Problem Statement第157页
    7.3. BFTSMC Controller Design第157-159页
    7.4. Fuzzy Integral Sliding Mode Formation Control第159-163页
        7.4.1. Stability analysis第163页
    7.5. Simulation Results and Analysis第163-164页
    7.6. Summary第164-166页
8. Conclusion第166-170页
    8.1. Thesis Summary第166-167页
    8.2. Innovations第167-168页
    8.3. Future Work第168-170页
9. References第170-182页
10. Acknowledgement第182-184页
11. List of Publications第184-186页

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