Finite-Zeit Adaptive Quantisierte Regelung für Quadrotor-Luftfahrzeuge mit vollem Zustandsbeschränkungen und Validierung auf der QDrone Versuchsplattform

Die Thematik der Finite-Zeit-Stabilität hat in den Regelungssystemen von Quadrotor-Luftfahrzeugen erhebliches Interesse geweckt. Bestehende Techniken zur Erreichung einer Finite-Zeit-Regelung berücksichtigen jedoch oft nicht die Eigenschaften der Zustandsbeschränkungen des Systems und gehen selten auf Probleme der Eingangsquantisierung ein, was ihre praktische Anwendbarkeit einschränkt. Um diese Probleme zu adressieren, schlägt dieses Papier ein Finite-Zeit adaptives Steuerungsschema mit einem neuartigen Barrier Lyapunov-Funktion für das Quadrotor-Unbemannte-Luftfahrzeug (UAV)-System vor. Zunächst wird eine anpassbare Grenze für die Barrier-Lyapunov-Funktion im Regelungssystem eines Quadrotor-UAV eingeführt, die die Konvergenz aller Zustände innerhalb der Finite-Zeit-Beschränkungen während der Trajektorienverfolgung ermöglicht. Anschließend wird ein Filterkompensationssignal in den rekursiven Designprozess des Reglers integriert, um Fehler, die durch Filterung verursacht werden, zu mindern. Schließlich wird eine glättende Zwischenfunktion eingesetzt, um die Auswirkungen der Eingangsquantisierung auf das Quadrotor-System zu verringern. Die experimentelle Validierung erfolgt auf der Quanser QDrone-Versuchsplattform, um die Wirksamkeit des vorgeschlagenen Regelungsschemas nachzuweisen.