10、多旋翼无人机同步轨迹跟踪与垂直轴风力发电机建模分析

多旋翼无人机同步轨迹跟踪与垂直轴风力发电机建模分析

多旋翼无人机同步控制策略

控制策略概述

假设无人机旋转的闭环动力学比平移动力学快得多，那么可以将模型分为两个系统。每个无人机的控制策略框图展示了其控制逻辑，该策略主要是为平移动力学设计一个同步控制器，以保证轨迹跟踪并解决编队控制问题，其输出的期望方向作为输入提供给姿态稳定控制器，且该同步控制器适用于编队中的所有无人机。

动态模型线性化

平移动力学线性化

为了对无人机的平移动力学进行线性化，考虑公式 (m¨ξ = RBT - mgGD) ，其中 (BT) 是虚拟控制输入向量。通过反馈状态 (BT = mR^{-1}(gGD + ν)) （(ν ∈ R^3) 是辅助控制输入向量），可得到线性平移动力学 (¨ξ = ν) 。需要注意的是，当 (cosφcosθ = 0) 时，(R) 是奇异的。实际上，无人机只能在 (ZB) 方向施加力，为使 (BF) 力与 (BT) 力具有相同的大小、方向和指向，需用 (Rd) （表示无人机的期望方向）替换 (R) ，并满足 (Rd(BF) = RBT) 和 (∥BF∥ = ∥BT∥) 。由此可得出 (u = ∥BT∥) ，再结合相关公式，在取 (ψd) 为常数（(ψd ∈ [-π, π]\setminus{±π/2}) ）的情况下，可求得无人机为满足条件必须旋转的角度 (φd = arcsin(Nxsinψd - Nycosψd)) 和 (θd = arcsin\frac{Nx - sinφdsinψd}{cosφdcosψd}) 。

旋转动力学线性化

对于无人机的旋转动力学线性化，考虑公式 (τ) 为控