基于细胞型膜计算的煤矿巡检无人直升机姿态控制

摘要

煤矿巡检无人直升机姿态有效控制是巡检能力优劣的重要体现.针对现有无人直升机姿态控制伴随应用场景的变化,扰动随之变化,导致无人直升机姿态波动幅度及误差变大的问题,利用细胞型膜计算实现煤矿巡检无人直升机的姿态控制.根据无人直升机动力学模型建立了无人直升机姿态动力学模型;构建了适合井下无人直升机姿态模型的细胞型膜系统,设计了无人直升机姿态膜控制器(MC).通过地面上空与模拟巷道飞行实验验证MC对无人直升机姿态的控制效果,并与传统滑模控制器(TSC)和线性反馈控制器(LFC)进行了比较,结果表明:地面上空实验环境下,MC下的无人直升机姿态角控制在-0.8～0.8 rad,姿态角振荡幅度小于TSC和LFC下的姿态角振荡幅度;模拟巷道环境下,MC下的无人直升机姿态角控制在-1.8～2.0 rad,波动频率变小;MC下的无人直升机姿态角误差均小于TSC和LFC下的姿态角误差.