飽和約束下的直升機(jī)控制研究.pdf

1、直升機(jī)具有空中懸停、垂直起降和貼地飛行等獨(dú)特的飛行能力，因此近年來(lái)在軍事和民用方面得到了廣泛的應(yīng)用。但直升機(jī)飛行動(dòng)力學(xué)復(fù)雜，引起直升機(jī)開(kāi)環(huán)不穩(wěn)定、軸間高度耦合、系統(tǒng)參數(shù)攝動(dòng)明顯等問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)良好的飛行控制系統(tǒng)來(lái)輔助駕駛員完成飛行任務(wù)。而作動(dòng)器飽和是直升機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可忽視的一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樽鲃?dòng)器飽和會(huì)影響直升機(jī)飛行性能，甚至引起響應(yīng)發(fā)散。本文主要在作動(dòng)器飽和約束下，研究了直升機(jī)的兩步法抗飽和控制與直接抗飽和控制問(wèn)題。
　　

2、首先建立了直升機(jī)全飛行包線(xiàn)線(xiàn)性化模型。在分析了直升機(jī)運(yùn)動(dòng)與建模的特點(diǎn)后，根據(jù)UH-60黑鷹直升機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和配平參數(shù)，在具有代表性的前飛速度處建立了直升機(jī)線(xiàn)性化模型，并運(yùn)用該模型分析了直升機(jī)模態(tài)和開(kāi)環(huán)操縱響應(yīng)。
　　 然后研究了直升機(jī)基于線(xiàn)性矩陣不等式(LMI)的兩步法抗飽和控制方法。提出了一種能適用于直升機(jī)這樣的開(kāi)環(huán)不穩(wěn)定系統(tǒng)的兩步法抗飽和控制方法，通過(guò)回路變換與乘數(shù)理論減少抗飽和保守性，證明了該方法的L2穩(wěn)定性，并將抗飽和問(wèn)

3、題等價(jià)為相應(yīng)的LMI。針對(duì)直升機(jī)，第一步在不考慮飽和約束的情況下設(shè)計(jì)了H∞回路成形內(nèi)外回路控制器，內(nèi)回路實(shí)現(xiàn)全姿態(tài)控制和各通道間解耦，外回路實(shí)現(xiàn)速度跟蹤；第二步考慮飽和約束，采用本文的兩步法抗飽和控制方法求取抗飽和補(bǔ)償器，弱化飽和引起的閉環(huán)性能退化，實(shí)現(xiàn)了直升機(jī)姿態(tài)與速度的良好控制。
　　 最后研究了直升機(jī)的直接抗飽和控制問(wèn)題，設(shè)計(jì)了直升機(jī)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與偽控制隔離的抗飽和自適應(yīng)控制器。針對(duì)動(dòng)態(tài)逆對(duì)未建模誤差和參數(shù)不確定等逆誤差較