多螺旋槳組合浮空器抗飽和控制策略研究.pdf

1、本文以多螺旋槳組合浮空器為研究對象，考慮矢量推力的不對稱約束特點(diǎn)，進(jìn)行了飽和受限系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和抗飽和控制器設(shè)計。論文主要工作如下：
　　首先，建立了多螺旋槳組合浮空器的非線性模型，得到了浮空器的最大飛行速度，最大垂直速度和最大偏航角速率；在平衡點(diǎn)處對浮空器非線性方程進(jìn)行了小擾動線性化，得出了浮空器縱向運(yùn)動的三個典型運(yùn)動模態(tài)：震蕩衰減模態(tài)、升沉模態(tài)和浪涌模態(tài)；在平衡狀態(tài)下對比了線性模型和非線性模型的擾動響應(yīng)，驗(yàn)證了線性化模型的有效

2、性。
　　然后，針對執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入具有不對稱約束的特點(diǎn)，運(yùn)用變量替換方法將不對稱約束轉(zhuǎn)換成了一個對稱約束和一個幅值有界的擾動；運(yùn)用廣義扇形條件處理了飽和非線性約束，在同時考慮飽和非線性系統(tǒng)受幅值有界和能量有界擾動的情況下，針對閉環(huán)系統(tǒng)運(yùn)用二次李亞普諾夫方程推導(dǎo)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件，將控制器的求解轉(zhuǎn)換成了求解線性矩陣不等式的凸優(yōu)化問題；并設(shè)計狀態(tài)反饋控制器同時仿真驗(yàn)證了該控制器在系統(tǒng)受到擾動時的有效性。
　　最后，基于飽和受限系統(tǒng)

3、穩(wěn)定性條件進(jìn)行了抗飽和控制器設(shè)計，給出了兩種設(shè)計方法：直接設(shè)計法和間接設(shè)計法。采用直接法基于飽和受限系統(tǒng)模型，一步設(shè)計了控制器和補(bǔ)償器；采用間接法設(shè)計了滿足性能要求的LQG線性控制器和考慮飽和影響的靜態(tài)抗飽和補(bǔ)償器；并仿真驗(yàn)證了兩種方法設(shè)計出的抗飽和控制器的有效性和對比分析了其優(yōu)缺點(diǎn)。
　　若給定飛行器的模型參數(shù)和已知外界風(fēng)擾動大小，論文提出的兩種算法均可以離線計算控制器參數(shù)和補(bǔ)償器系數(shù)，降低對飛行控制計算機(jī)的要求，因此控制器可以