Adaptive fault-tolerant tracking control of flying-wing unmanned aerial vehicle with system input saturation and state constraints

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作者
Zhen Li,Xin Chen,Mingyang Xie,Zhenhua Zhao
出处
期刊:Transactions of the Institute of Measurement and Control [SAGE Publishing]
卷期号:44 (4): 880-891 被引量:13
标识
DOI:10.1177/01423312211027037
摘要

In this paper, an adaptive fault-tolerant attitude tracking controller based on reinforcement learning is developed for flying-wing unmanned aerial vehicle subjected to actuator faults and saturation. At first, the attitude dynamic model is separated into two dynamic subsystems as slow and fast dynamic subsystems based on the principle of time scale separation. Secondly, backstepping technique is adopted to design the controller. For the purpose of attitude angle constraints, the control technique based on Barrier Lyapunov is used to design controller of slow dynamic subsystem. Considering the optimization of the fast dynamic subsystem, this paper introduces an adaptive reinforcement learning control method in which neural network is used to approximate the long-term performance index and lumped fault dynamic. It is shown that this control algorithm can satisfy the requirements of attitude tracking subjected to the control constraints and the stability of the system is proved from Lyapunov stability theory. The simulation results demonstrate that the developed fault-tolerant scheme is useful and has more smooth control effect compared with fault-tolerant controller based on sliding mode theory.
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