基于三自由度雙旋翼系統(tǒng)的控制方法研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展，控制理論及技術越來越重要，控制技術廣泛應用于冶金、石化、機械、食品、制藥、航空航天及軍事系統(tǒng)等領域。為了進一步加深控制理論和技術的研究，并且使其與實際相結合，應用于實際系統(tǒng)中，控制理論與系統(tǒng)實驗中心引進了一批國內外先進的實驗教學儀器設備。其中直升機多輸入多輸出系統(tǒng)是固高公司為控制實驗設計的實驗裝置。它作為一個實驗裝置，形象直觀，結構簡單，成本低廉；作為一個被控對象，它又相當復雜，就其本身而言，是一個高階次、不

2、穩(wěn)定、多變量、非線性、強耦合的具有三個自由度的多輸入多輸出系統(tǒng)。只有采取行之有效的控制方法方能使之穩(wěn)定。直升機系統(tǒng)穩(wěn)定效果非常明了，可以對俯仰角度、橫側角度、旋轉速度和穩(wěn)定時間直接度量，控制好壞一目了然。通過對該系統(tǒng)建模、設計與仿真，可以推動和加深控制理論和技術在復雜控制系統(tǒng)中的應用研究。 為直升機控制系統(tǒng)設計控制器，目的就是使橫梁位置穩(wěn)定，使系統(tǒng)在某一平面內跟蹤給定的軌跡或者使系統(tǒng)能在多平面內自由運動。 首先分析了

3、直升機的組成，并且分三個自由度對直升機系統(tǒng)進行建模，推出系統(tǒng)的狀態(tài)方程，對系統(tǒng)進行了有效的分析，通過計算發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)有極點在原點，得知系統(tǒng)是開環(huán)不穩(wěn)定的，必須加入校正裝置。并且系統(tǒng)是完全能控、能觀的。 然后主要介紹了傳統(tǒng)控制理論各種常用的狀態(tài)空間設計方法在MATLAB下的實現(xiàn)，包括PID控制還有帶LQR控制器的最優(yōu)控制系統(tǒng)，本文設計了單一的PID控制和LQR控制器，對PID控制器進行了參數(shù)整定，并且分析了加白噪聲情況下的系統(tǒng)響應情

4、況。最后分析比較了PID控制還有帶LQR控制器的最優(yōu)控制系統(tǒng)的仿真結果。 傳統(tǒng)控制理論都是建立在被控對象精確模型基礎上的控制理論。應用傳統(tǒng)控制理論(包括經典的和現(xiàn)代的)，固然可為線性被控對象設計出效果較好的控制系統(tǒng)，但其設計必須依據(jù)被控對象的線性數(shù)學模型，沒有這個依據(jù)，傳統(tǒng)控制理論則將無能為力。因此本文引入神經網絡控制來設計控制器。本文分別設計了基于RBF神經網絡整定的PID控制和CMAC前饋控制，以直升機系統(tǒng)的位置跟蹤為例來